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这种生物会灭绝,竟是因为丁丁太大?

至今发现的最古老的丁丁已有4.25亿年的历史,它长在一种学名为Colymbosathon ecplecticos(意为“有着巨大丁丁的游泳健将”)的生物身上。不过,“大”是相对的。其发现者说,这种生物只有5毫米长,但是对于它的尺寸而言,它的丁丁“大而粗壮”。

“人”生赢家在此。图片:Azula

这些游泳健将属于介形类(一类古老的甲壳动物),在这里大丁丁并不罕见。这些生物约5亿年前出现,今天已经分化成7万个物种。它们乍看上去像小种子,仔细观察,你会看到类似扭曲的虾的东西,包裹在有点像蛤壳的硬壳里。雄性的壳比雌性的长,因为它们必须要容纳一对大丁丁,以及大得惊人的精子——它完全伸开后可达介形虫本身的6倍长。在一些介形虫中,这些生殖装备可占雄性壳的三分之一。

介形类Cypideis salebrosa的雌性(上)与雄性(下),雄性有更长的壳来容纳生殖器(阴影部分)。图片:玛丽亚·若昂·费南德斯·马丁斯

这种夸张的解剖结构是激烈的性选择的结果。在性选择中,生物演化出在择偶中占有优势的特性。这种竞争导致了比例过分的身体部位,如孔雀的尾巴和鹿的角。它导致了五颜六色的羽毛与华丽的求偶方式。在许多族群中——介形虫、苍蝇、鸭子、海豚——性竞争将生殖器和精子塑造成大小不一的多种形状。而在这种介形虫中,这可能让它们走向消亡。

各式各样对称或不对称的动物生殖器。图片:Schilthuizen / Wikipedia

重要的不是大小,而是用法


史密森尼学会的玛丽亚·若昂·费南德斯·马丁斯(Maria João Fernandes Martins)与同事研究了数十种介形虫化石,发现雄性比雌性体型大得多的物种(即对性行为的投入更多、丁丁更大)消失得更快。正所谓“重要的不是大小,而是你用它做了什么”,而介形虫用它做的事就是灭绝。

许多科学家尝试过预测性选择会如何影响一个物种的命运。 “是因为它们太大、太张扬,所以会导致生物更容易灭绝呢?”马萨诸塞大学阿默斯特分校的帕特里西亚·布伦南(Patricia Brennan)说,“还是能让它们有更好的基因或者更能适应环境,使它们能更好地克服挑战呢?”

为了吸引异性,动物们真的很拼。比如绶带长尾风鸟这长长长长长的尾羽。图片:Tim Laman / naturepl.com

这两种相互冲突的可能性都有若干研究支持:有的研究显示性选择可以防止物种灭绝,有的显示它会导致灭绝,还有的显示二者之间没有关系。然而,这些研究的对象几乎都是仍然活着的动物,研究者只是通过观察物种数量的走势、当地的消失情况或保护状况来估计他们灭绝的几率。“这些结果很多都不明确,” 费南德斯·马丁斯说, “都在研究活着的物种,并没有真正地研究灭绝。”

因此,她和她所在的团队决定研究介形虫。它们的硬壳可以经受时光的摧残,所以现在有很多的介形虫化石可以研究。不同种的介形虫的壳形状各异,所以很容易跟踪记录某一种介形虫的兴衰。雄性的身体比雌性更细长,因此很容易区分性别——这在史前生物中很罕见。而在雄性中,壳的大小反映了丁丁的大小,所以即使当这些软组织早已腐烂消失,你依然可以观察整个生物来估计它们的尺寸。

介形类化石。图片来源:Gene Hunt / 史密森尼学会

费南德斯·马丁斯研究了93种介形虫,距今6600万至8400万年前,它们生活在今天的密西西比地区。她发现,雄性与雌性的体型差最大的物种的灭绝速度是雄性较小的物种的10倍。雄性在性器官中投入最多的那些物种,平均仅延续了160万年。

相比之下,那些避开了无休止的性竞争的雄性,其物种延续了1550万年。

也许是因为制造硕大的性器官和极长的精子要耗费大量的能量——那些能量本可以用来适应新环境。“在短期来看,这对个体是有利的,因为他会有更多的宝宝,” 费南德斯·马丁斯说,“但从长远来看,这可能是一个问题。如果你一直在生殖上投入,你就没有在适应不断变化的环境上投入。”

性选择上可能没有单一的定律


“这是一项很好的研究,” 布伦南说,“但是很难说介形虫是否能代表更大的动物,它们的繁殖速度要慢得多,数量也少得多。”雄性象海豹比雌性重四倍多,难道它们注定要灭绝吗?孔雀的尾巴意味着死刑吗?费南德斯·马丁斯说:“我们无法回答,这只是单独一项研究。”

北部象海豹的体型差异巨大。图片:Konrad Wothe / gettyimages.com

雪城大学的斯科特·皮特尼克(Scott Pitnick)很想看到这方面更多的研究:“但是重要的是,科学是一项项研究地进行下去的。可能没有单一的定律。现实可能是,根据因物种和环境而异的各种变量,性选择可能会保护物种免于灭绝,也可能会增加灭绝的风险。”

介形虫也“突出了理解精子演化的重要性,它对我们全面了解生物多样性至关重要。”皮特尼克补充道。自达尔文以来,演化生物学家一直试图理解极端特征的演化——从沉重的角到显眼的羽毛——它们的代价似乎极大、有害无益。皮特尼克认为巨大的精子和马鹿的角、锹甲虫的大颚一样,既是武器,也是装饰。

雄性马鹿的角,看起来非常夸张。图片:Allomyrina dichotomus

费南德斯·马丁斯补充道,雌性介形虫并不是被动的。通过与多个雄性交配,选择哪些精子能使它们的卵子受精,雌性介形虫可能才是性竞争的最终仲裁者。这种隐性的选择在动物界中极为常见,而且更难研究,部分原因是雌性的解剖结构通常更为复杂。

费南德斯·马丁斯说:“我们对雌性所知甚少,但是我们知道它们也有故事。”


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发布于2018-10-14, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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