演化中的性別衝突:雄霍氏食蚊魚生殖肢越長,刺激雌魚腦袋更精明

作者 | 發布日期 2016 年 12 月 17 日 0:00 | 分類 生物科技 follow us in feedly

來自瑞典與澳洲的研究者組成的研究團隊對於性行為刺激與腦部發展的影響進行研究,發現在霍氏食蚊魚(eastern mosquitofish,學名 Gambusia holbrooki)的世界裡,當雄魚的生殖器較長,雌魚就會發展出比較大的腦,進而增進認知能力以避開成熟雄魚的注意力。這項研究已經發表於科學期刊 Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences。



在一般的想法中,我們大多認為演化的過程會使得對物種較有利的基因被保存下來,而淘汰較不適合的基因。但事實上,在生物演化的過程中,天擇的力量是使具有較適合當下環境的基因的生物「個體」保留下來,並且將較好的基因藉由繁衍後代傳承下去。也就是說,所謂基因的好壞是取決於對「個體」的好壞,而非對物種整體的好壞。因此,演化的過程就變得越來越複雜,再也不是單一方向的進行,而是從各種不同的角度產生出各式各樣的結果,甚至在同一個物種之間也有可能產生不一樣的演化結果。

其中一種情況被稱為「性別衝突(sexual conflict) 」,意思是在同一個物種中,其中一個性別發展出的特定特徵對該性別有利,卻對另外一個性別不利。在動物界中,雖然雄性與雌性動物的目標都是為了將自身的基因藉由繁衍更強壯、更適合生存的後代的方式傳遞下去,但由於兩者在繁衍過程中角色任務不同,雙方策略也會有所不同,衝突也因此產生。

由於雄性動物能夠輕易產生大量的精子,而且通常耗費能量參與太多的後代撫育工作,因此在大多情況中,雄性動物的繁衍策略主要是以量取勝,越多的交配次數產生越有可能產生更多子代,子代當中也會有更多能存活並且繼續繁衍。但以量取勝的策略對於雌性動物來說並不適合,因為雌性動物所產生的卵有數量上的限制,而且牠們必須耗費大量的能量哺育子代,因此,雌性動物傾向於量少而精的繁衍策略。雌性動物希望每一次的生育都能產生最好的的子代,也就意味著牠們會希望和群體中最好的雄性動物交配以確保子代的品質。

截然不同的繁衍策略,造就了動物界中各種奇妙的生殖策略以及現象,譬如母鴨演化出形狀複雜曲折生殖道,使得交配過程中的母鴨若沒有配合就無法成功交配;而公鴨也因此演化出特別長又捲曲的陰莖,這樣的情況可以用來解釋生物中有些特別奇特的生殖策略以及現象。

由於在許多物種中,雄性動物會迫使雌性動物進行交配,這樣的行為被稱為強制配對(coercive mating) ,但在這樣的行為下,引起雄性興趣的雌性動物往往會因此受到生理上的傷害,因此,雌性動物也就開始出現躲避雄性生殖興趣的方法及行為,隨之發展出能夠偵測雄性動物出現的認知能力,藉此來躲避和正在尋找繁衍機會的雄性動物。

研究團隊對霍氏食蚊魚進行研究,觀察雄魚擁有較長生殖肢(gonopodium)的時候,雄魚與雌魚會有怎麼樣不同的反應。而在先前其他的研究中就已經知道在雄性霍氏食蚊魚中,擁有較長的生殖肢的雄魚比較容易繁衍成功。

研究團隊首先用人工的方式將雄性霍氏食蚊魚分成 3 組,一組擁有較長的生殖肢,一組生殖肢較短,最後一組生殖肢長度介於中間做為控制組,接下來便將 3 組分別和雌魚一起飼養讓他們繁衍。

研究結果顯示,在雄魚擁有較長生殖肢的組別中,牠們所繁衍的後代雌魚腦的體積提高了,比較短生殖肢的組別中後代雌魚的腦體積大了 6.5%,也比控制組中的後代雌魚腦體積多出 4.6%。

研究團隊一開始認為這樣的性別差異十分令人驚訝,和先前研究中掠食者與獵物物種之間產生的認知協同進化有些相似,因此預期性別之間產生的認知能力競爭,可能源自於雄性生物的強制配對行為。腦的體積大小和認知能力成正比,一般來說雄性與雌性動物的腦體積經過演化應該要一致的變大,但實驗結果顯然和這樣的情形不同。

研究團隊認為,雌魚發展出更好的認知能力因而能夠迴避雄魚的交配意圖,因為在霍氏食蚊魚中,雄魚往往會暗中接近雌魚以進行交配,這樣的行為一天之內頻率高達一千多次,同時,生殖肢的大小又與交配成功的機率成正比。而當雌魚擁有較好的認知能力,牠們就能夠更準確的判斷自身環境,更早的偵測到雄魚或能夠更快的做出反應,以求提升成功迴避雄魚的機會。有較好認知能力的雌魚甚至能夠以迴避特定雄魚的交配意圖,藉此選擇交配的對象。

總而言之,研究團隊認為霍氏食蚊魚的性別衝突,可能是在強制配對狀況下造成大腦演化的重要因素,但未來仍需要更深入的研究來探討這樣的繁殖策略與大腦演化的關連。

(首圖來源:shutterstock) 

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