越大越快 在介形虫界这是什么“逻辑”?

数码新闻 2019-09-14200未知admin

  人类目前所知的最古老的属于一种4.25亿年前的动物,它的学名是Colymbosathon ecplecticos,意为“令人惊讶的游泳健将,而且很大”。不过,这里所谓的“大”是相对的。它大约只有5毫米长,但据发现它的科学家描述,相较的长度,它的“大而粗壮”。

  对于介形亚纲动物而言,这种现象并不罕见。在Colymbosathon ecplectico所属的甲壳纲动物中,介形亚纲(以下简称介形虫)是一个十分古老的群体。它们诞生于大约5亿年前,迄今已分化成大约7万种。乍一看,它们长得像小粒的种子。仔细看,它们像是扭曲的虾,被包裹在蛤蜊一般的坚硬外壳中。雄性的外壳往往比雌性长,因为它们需要容纳一对大,以及大得惊人的精子。展开时,精子的长度竟是它们本身的六倍。一些雄性介形虫的生殖器占据着外壳多达三分之一的空间。

  上图和下图分别是雌性和雄性介形虫Cyprideis salebrosa。为了容纳生殖器(灰色),雄性的外壳更长。

  这种夸张的解剖学结构是激烈的性选择的结果,即,有机体为了占据求偶优势而演变出的特性。这种竞争让生物长出了比例不协调的身体部位,如,孔雀的尾巴或鹿的角。孔雀开屏实际上是一种招摇而华丽的求爱方式。在介形虫、苍蝇、鸭子、海豚等许多群体中,这种求偶竞争促使它们演化出形状和尺寸各异的生殖器和精子。但对介形虫而言,这种竞争引发的却是。

  史密森尼学会的玛丽亚·若昂·费尔南德斯·马丁斯(Maria Joao Fernandes Martins)及其同事研究了数十种介形虫化石后发现,一些得更快——这些中,雄性的体型比雌性大得多,也把更多精力投入性行为中,并且拥有更大的。研究团队指出,重要的不是性器官的尺寸,而是它能带来什么,介形虫所的是自身的加速。

  许多科学家试图研究性选择如何影响某个的命运。大学阿默斯特分校的帕特里夏·布伦南(Patricia Brennan)表示,“性选择是否会令过大或过度华丽的生物更易?或者,由于拥有更好的基因,性选择能够让它们更好地克服挑战或适应?”

  已有几项研究支持了这两种相互矛盾的假设,结果表明,性选择可以防止、引发或不产生任何影响。但几乎所有这些研究都针对仍然活着的动物,研究方式仅仅是通过观察种群趋势、某一区域的绝迹或状况来估计几率。费尔南德斯·马丁斯指出,“这些结果中有许多都是不明确的。研究现存无法真正地分析。”

  因此马丁斯所在的团队决定研究介形虫。该团队由吉恩·亨特(Gene Hunt)领导。介形虫的硬壳可以历经漫长的历史而不被损坏,因此它们留下了许多可供科学家研究的化石。不同种类的介形虫拥有各异的形状,因此很容易追踪出特定种类的兴衰。雄性的体型长于雌性,因此很容易区分性别,这在史前生物中实属罕见。雄性介形虫的外壳大小体现着大小,所以虽然这些柔软生殖器早已腐烂消失,科学家们仍可通过整体尺寸来估计它们的大小。

  马丁斯研究了6600万年至8400万年前生活在密西西比河区域的93种介形虫。她发现,雄性与雌性体型比例最大的得比雄性体型小得多的快10倍。平均而言,雄性性器官最大的仅存活了160万年。而雄性性器官较小的存活了1550万年。

  这其中的原因或许在于,演化出相对较大的性器官和精子需要耗费许多精力,这些精力本可投入到其它适应行为。马丁斯指出,短期来看,这有利于个体,因为它能够拥有更多的后代。但长期来看,却引发了一个问题。如果你忙于繁殖后代,用在应对不断变化的上的时间就会减少。

  “这是一项很好的研究,”布伦南指出,“但很难预测介形虫这种趋势是否适用于体型更大的动物。这些动物的繁殖速度慢得多,数量也少得多。”有些雄性海象的体重比雌性重四倍多,这意味着它们注定要?孔雀的尾巴也象征着?马丁斯表示,“我们无法回答这个问题。这只是一项研究。”?

  锡拉丘兹大学的斯科特·皮特尼克(Scott Pitnick)说,“但重要的是,科学就是这样,一次完成一项研究。”他希望科学家们在这方面展开更多的研究。“或许不存在单一的规律。现实中,由于不同和所面临的许多变量,性选择可能免于,也可能增加的风险。”

  皮特尼克补充,对介形虫的研究也“凸显了,如果我们想要充分理解生物的多样性,理解精子的进化是至关重要的。”自以来,进化生物学家一直试图理解极端特征的演变,如,沉重的角和引人注目的羽毛。这些特征似乎适得其反,会带来很高的代价。皮特尼克以同样的方式思考巨型精子的作用,这种精子就像麋鹿的鹿角或锹甲虫的角,似乎是种武器或装饰品。

  马丁斯补充道,在交配过程中,雌性介形虫并不是被动的。在与几只雄性介形虫交配后,它们会从中选择某个精子与自己的卵子受精。这样看来,它们或许是性选择的最终仲裁者。这种令人困惑的选择现象在动物王国中非常普遍,而且研究难度更大,部分原因在于雌性的解剖结构往往复杂得多。

Copyright © 2010-2020 一叶孤舟 版权所有  

联系QQ:1352848661