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小心携带礼物的蟋蟀

探索花蟋蟀有趣的交配行为,以及送礼如何影响雌性选择这些昆虫。

作者:Carl Zimmer
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图中那些行为不端的昆虫是花蟋蟀(Grylllodes sigillatus),它们除了其他地方,还可以在美国西南部找到。雄性尾巴上的那个滴状物——为找一个更贴切的词——是一个礼物。产下这个球后,它会附着在它放在雌性身上的精包上。在蟋蟀们完成交配后,雌性会拾起礼物并享用它。

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在一个企鹅都能成为传统家庭价值观的榜样的时代,有些人可能会忍不住称赞花蟋蟀是绅士应有的风范。但在此之前,我们最好仔细看看这些礼物。

生物学家们多年来一直在研究礼物。花蟋蟀绝不是唯一送礼的动物——许多物种(尤其是昆虫和蜘蛛)也送礼。考虑到雄性在送礼上付出的努力,这肯定有一定的优势。否则,不送礼的雄性在繁殖上会更成功,从而淘汰掉与送礼相关的基因。

研究送礼的科学家们普遍认为,其进化是由动物如何交配驱动的。在许多物种中,雌性似乎对哪些雄性能够成功使其卵子受精有一定的控制权。雌性做出这种判断可能是有益的,因为有些雄性可能拥有能帮助其后代生存的基因。在蟋蟀中,雌性选择可能是一个相当简单的过程。一旦雄性蟋蟀将精包放在雌性身上,精子就会进入其生殖道。雌性蟋蟀可以通过从身体上取下精包来降低雄性受精的机会。另一方面,雌性可以通过不理会精包或与同一只雄性交配数次来提高受精几率。

随着雌性进化出选择能力,自然选择可能有利于那些能够影响其选择的雄性。而事实证明,送礼就是一种做到这一点的方法。雄性的礼物越大,其精子成功使雌性卵子受精的可能性就越大。一些科学家认为,大的礼物之所以能影响雌性,是因为它们必须含有营养或其他重要益处。偏爱大礼物的雌性可以获得更多能量,并能比不偏爱大礼物的雌性生育更多后代。

但蟋蟀求偶的时机与这种解释不符。雄性在交配之前将礼物送给雌性,而雌性在之后选择使用哪些精子。一些科学家提出了另一种解释:礼物是雄性操纵雌性以产下更多自己后代的一种方式。

这个想法源于 20 世纪 90 年代后期对果蝇的研究。即使精子进入了雌性果蝇体内,她仍然可以影响哪个雄性将成为她卵子的父亲。Brett Holland 和 William Rice 证明,雄性果蝇通过注射化学物质来回应,这些化学物质像是一种避孕药,降低了雌性再次交配的可能性。

虽然这种注射提高了雄性成为父亲的可能性,但对雌性却有严重的副作用。注射了更多这些毒素的雌性比其他雌性死得更早。反过来,雌性进化出了对这些有毒化学物质的抗性。虽然在普通的果蝇种群中很难看到这种拉锯战,但 Holland 和 Rice 设计了实验来揭示它。在一个实验中,他们饲养了仅进行一夫一妻制交配的果蝇。这消除了雄性之间的竞争,它们的注射毒性也降低了。与此同时,实验中的雌性也失去了它们的抗性。本质上,Holland 和 Rice 找到了逆转性别之间军备竞赛的方法。

伊利诺伊州立大学的 Scott Sakaluk 和他的同事们想知道花蟋蟀是否也遵循这种 “追逐模式” 的性选择。也许礼物以某种方式干扰了雌性选择。雌性吃掉它们不是因为它们是宝贵的食物,而是因为它们具有欺骗性的吸引力。而且,也许雌性已经进化出抵抗礼物的方式,这可能从花蟋蟀的普通交配中难以看出。

科学家们对礼物的化学成分只做了一点点研究,但他们发现的结果确实支持追逐模式。礼物中含有大量的游离氨基酸,这些氨基酸会散发出一种气味,昆虫可能会用它来识别好食物。但礼物中对昆虫生存真正重要的氨基酸种类却非常少。这是一种蟋蟀的垃圾食品——通过进化而设计,以利用所谓的雌性“感觉偏好”。

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Sakaluk 假设,雄性蟋蟀利用雌性的感觉偏好来为它们的精子争取更多时间使其卵子受精。雌性花费在吃礼物上的时间越长,它从身体上清除精包的时间就越长。Sakaluk 想出了一种方法来检验这个想法。对蟋蟀的比较表明,最初它们只产生精包,而不产生礼物。礼物是后来才进化出来的,而且只在某些蟋蟀谱系中。Sakaluk 推断,来自无礼物的物种的雌性蟋蟀应该对礼物有先天的弱点。因此,他在与三其他种类的蟋蟀交配时,给它们喂食了花蟋蟀的礼物。它们欣喜地吞食了礼物,而与它们交配的雄性能够将比没有礼物时多一倍的精子送入雌性体内。(他的研究将发表在 2006 年 1 月的《美国博物学家》杂志上。)

然而,礼物显然不仅仅是一种美味的干扰。雄性显然在礼物中添加了避孕药。Sakaluk 发现,当其他种类的雌性蟋蟀食用这些礼物时,它们再次交配的速度要慢得多。在他的实验中,没有礼物的情况下,82% 的雌性家蟋蟀在一天内再次交配。但食用花蟋蟀礼物的雌性只有 43% 这样做了。

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礼物允许雄性操纵雌性以利于自己。但它们的操纵却使雌性处于明显的劣势。Sakaluk 发现,雌性花蟋蟀能够与之交配的雄性越多,她存活到成熟的后代就越多。这表明,允许雌性抵抗礼物影响的突变可能会受到自然选择的青睐。Sakaluk 已经发现了这种抵抗确实已经进化的证据。与其他物种不同,雌性花蟋蟀可以吃掉礼物而不会经历寻找下一个伴侣的延迟。Sakaluk 提出,当雄性花蟋蟀最初开始递送避孕药时,雌性与其他物种今天一样脆弱。但从那以后,它们已经建立了如此强的抗性,以至于这些化学物质对它们没有影响。

我们能否从花蟋蟀身上看到我们自己生活的倒影?就送礼而言,不行,无论你对男人为何送女人玫瑰或巧克力有多么愤世嫉俗。但在孩子的问题上,男人和女人确实存在一些利益冲突。例如,婴儿在她母亲体内生长得越快,她将来就越健康。但如果长得太快,母亲可能会受苦,最终生更少的孩子。一些证据表明,我们的基因已经受到了这种冲突的影响。某些基因的雄性版本会促使婴儿更快生长,而雌性版本则会减缓它们的生长。

即使抛开我们自身的进化不谈,Sakaluk 的研究也引人入胜。它是新兴研究领域的一部分,你可以在新书《Sexual Conflict》中阅读相关内容。你后院里的蟋蟀正在进行一场军备竞赛,这场竞赛在我们出现之前很久就已经开始,在我们消失之后仍将继续。

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