演化中的性别冲突:雄霍氏食蚊鱼生殖肢越长,刺激雌鱼脑袋更精明

演化中的性别冲突:雄霍氏食蚊鱼生殖肢越长,刺激雌鱼脑袋更精明

来自瑞典与澳洲的研究者组成的研究团队对于性行为刺激与脑部发展的影响进行研究,发现在霍氏食蚊鱼(eastern mosquitofish,学名 Gambusia holbrooki)的世界里,当雄鱼的生殖器较长,雌鱼就会发展出比较大的脑,进而增进认知能力以避开成熟雄鱼的注意力。这项研究已经发表于科学期刊 Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences。

在一般的想法中,我们大多认为演化的过程会使得对物种较有利的基因被保存下来,而淘汰较不适合的基因。但事实上,在生物演化的过程中,天择的力量是使具有较适合当下环境的基因的生物「个体」保留下来,并且将较好的基因藉由繁衍后代传承下去。也就是说,所谓基因的好坏是取决于对「个体」的好坏,而非对物种整体的好坏。因此,演化的过程就变得越来越複杂,再也不是单一方向的进行,而是从各种不同的角度产生出各式各样的结果,甚至在同一个物种之间也有可能产生不一样的演化结果。

其中一种情况被称为「性别冲突(sexual conflict) 」,意思是在同一个物种中,其中一个性别发展出的特定特徵对该性别有利,却对另外一个性别不利。在动物界中,虽然雄性与雌性动物的目标都是为了将自身的基因藉由繁衍更强壮、更适合生存的后代的方式传递下去,但由于两者在繁衍过程中角色任务不同,双方策略也会有所不同,冲突也因此产生。

由于雄性动物能够轻易产生大量的精子,而且通常耗费能量参与太多的后代抚育工作,因此在大多情况中,雄性动物的繁衍策略主要是以量取胜,越多的交配次数产生越有可能产生更多子代,子代当中也会有更多能存活并且继续繁衍。但以量取胜的策略对于雌性动物来说并不适合,因为雌性动物所产生的卵有数量上的限制,而且牠们必须耗费大量的能量哺育子代,因此,雌性动物倾向于量少而精的繁衍策略。雌性动物希望每一次的生育都能产生最好的的子代,也就意味着牠们会希望和群体中最好的雄性动物交配以确保子代的品质。

截然不同的繁衍策略,造就了动物界中各种奇妙的生殖策略以及现象,譬如母鸭演化出形状複杂曲折生殖道,使得交配过程中的母鸭若没有配合就无法成功交配;而公鸭也因此演化出特别长又捲曲的阴茎,这样的情况可以用来解释生物中有些特别奇特的生殖策略以及现象。

由于在许多物种中,雄性动物会迫使雌性动物进行交配,这样的行为被称为强制配对(coercive mating) ,但在这样的行为下,引起雄性兴趣的雌性动物往往会因此受到生理上的伤害,因此,雌性动物也就开始出现躲避雄性生殖兴趣的方法及行为,随之发展出能够侦测雄性动物出现的认知能力,藉此来躲避和正在寻找繁衍机会的雄性动物。

研究团队对霍氏食蚊鱼进行研究,观察雄鱼拥有较长生殖肢(gonopodium)的时候,雄鱼与雌鱼会有怎幺样不同的反应。而在先前其他的研究中就已经知道在雄性霍氏食蚊鱼中,拥有较长的生殖肢的雄鱼比较容易繁衍成功。

研究团队首先用人工的方式将雄性霍氏食蚊鱼分成 3 组,一组拥有较长的生殖肢,一组生殖肢较短,最后一组生殖肢长度介于中间做为控制组,接下来便将 3 组分别和雌鱼一起饲养让他们繁衍。

研究结果显示,在雄鱼拥有较长生殖肢的组别中,牠们所繁衍的后代雌鱼脑的体积提高了,比较短生殖肢的组别中后代雌鱼的脑体积大了 6.5%,也比控制组中的后代雌鱼脑体积多出 4.6%。

研究团队一开始认为这样的性别差异十分令人惊讶,和先前研究中掠食者与猎物物种之间产生的认知协同进化有些相似,因此预期性别之间产生的认知能力竞争,可能源自于雄性生物的强制配对行为。脑的体积大小和认知能力成正比,一般来说雄性与雌性动物的脑体积经过演化应该要一致的变大,但实验结果显然和这样的情形不同。

研究团队认为,雌鱼发展出更好的认知能力因而能够迴避雄鱼的交配意图,因为在霍氏食蚊鱼中,雄鱼往往会暗中接近雌鱼以进行交配,这样的行为一天之内频率高达一千多次,同时,生殖肢的大小又与交配成功的机率成正比。而当雌鱼拥有较好的认知能力,牠们就能够更準确的判断自身环境,更早的侦测到雄鱼或能够更快的做出反应,以求提升成功迴避雄鱼的机会。有较好认知能力的雌鱼甚至能够以迴避特定雄鱼的交配意图,藉此选择交配的对象。

总而言之,研究团队认为霍氏食蚊鱼的性别冲突,可能是在强制配对状况下造成大脑演化的重要因素,但未来仍需要更深入的研究来探讨这样的繁殖策略与大脑演化的关连。