新浪科技讯 北京时间6月21日消息,查尔斯·达尔文是一位细心的科学家。19世纪中期,他收集了大量的理论证据,提出物种是以自然选择的方式进行演化。他还注意到,自然选择并不能解释雄孔雀为什么会开屏,雄鹿为什么长着巨大的鹿角,以及一些物种的雄性为什么比雌性更大。

  针对这些奇怪的现象,达尔文提出了第二种理论:性选择。这一理论解释了同一性别的个体(通常为雄性)对交配机会的竞争会如何促进性状的演化;而且同一物种的两个性别之间,通常有至少一个性别必须竞争取得有限的交配机会。达尔文详细区分了两类特征,一类是打斗用的武器,用于制服竞争对手,如角、棘刺和尖牙等;另一类则主要用于竞争展示,吸引异性,如体型大小、鸟羽长度等。

性选择理论解释了同一性别的个体(通常为雄性)对交配机会的竞争会如何促进性状的演化性选择理论解释了同一性别的个体(通常为雄性)对交配机会的竞争会如何促进性状的演化

  达尔文认为,可以用不平衡的性别比例——比如一个种群中的雄性多于雌性——来解释这些受到性选择的特征。他推断,可选雌性数量较少的雄性将不得不更加努力地工作,以获得某个雌性的青睐,而这种竞争将驱动性选择。

  在一项新研究中,英国巴斯大学米尔纳演化中心的研究人员证实了达尔文的猜测,即性选择和性别比例之间存在联系。但令人惊讶的是,他们的发现表明达尔文可能搞反了。研究作者、生物多样性教授塔马斯·斯泽克利指出,最为明显的性选择并不是发生在潜在配偶数量稀少的物种中,而是发生在潜在配偶数量充足的物种中。这意味着,我们需要重新审视在性别比不平衡的动物种群中起作用的选择压力。

  自达尔文时代以来,科学家对野生动物种群中普遍存在的性别比不平衡已经有了许多认识。例如,在许多蝴蝶物种和哺乳动物(包括人类)当中,都出现了成年雌性数量超过成年雄性数量的情况。

  这种不平衡在有袋类动物中最为严重。比如澳大利亚的宽足袋鼩,几乎所有的雄性都会在交配季节后突然死亡,因此有一段时间没有成年雄性活着,整个成年种群都由怀孕的雌性组成。

  相比之下,许多鸟类的种群中往往雄性多于雌性。例如,在一些鸻形目鸟类中,雄性的数量可达雌性的6倍。

  那么,为什么许多鸟类的雄性更多,而一些哺乳动物的雌性更多呢?这一问题目前还没有答案,但科学家已经找到了一些线索。

  解释不平衡的性别比例

  一些动物性别比不平衡的原因部分在于寿命的差异。雌性哺乳动物,包括人类在内,通常都比雄性同类长寿得多。在人类中,女性的寿命平均比男性长5%。在非洲狮和虎鲸中,雌性的平均寿命甚至能比雄性长50%。

面对一大群雌性非洲水牛,这头狮子似乎很清楚自己并无胜算面对一大群雌性非洲水牛,这头狮子似乎很清楚自己并无胜算

  掠食者对猎物的偏好也起到了一定作用。非洲狮杀死的雄性非洲水牛数量大约是雌性的7倍,因为公水牛倾向于独自行动,而母水牛通常在群体中受到保护。相比之下,猎豹杀死的雌性汤氏瞪羚要远多于雄性,大概是因为雄性更容易跑过雌性——尤其是怀孕的母瞪羚。

  最后,雄性和雌性受寄生虫和疾病的影响是不同的。新冠肺炎大流行就是一个显著的例子:在大多数国家,受感染的男女人数接近,但男性患者的死亡几率高于女性患者。

  性别比例与性选择

  尽管科学家对性别比不平衡的认识越来越深入,但达尔文将性别比与性选择联系起来的见解却很少受到关注。斯泽克利等人的研究试图解决这一问题,将这两方面结合起来,重新审视达尔文的论点。

  他们特别研究了一些雄性体型较大的物种的演化,通常情况下,这些物种的雄性会比雌性大数倍。我们可以在狒狒、象海豹和一些候鸟身上看到这种现象。

 左边的雌性非洲水雉要比雄性更大 左边的雌性非洲水雉要比雄性更大

  有时,雌性的体型会大于雄性,比如某些鸟类(如非洲水雉)。这种性别间的体形差异被称为“两性体形差异”,是两性异形的一个常见例子。

  很明显,两性体形差异有时是由性选择导致的。击倒敌人需要肌肉力量,而持续进行打斗需要耐力。因此,体型更大往往意味着能够胜过竞争对手,从而赢得繁衍后代的机会。

  通过对462种爬行动物、哺乳动物和鸟类的分析,斯泽克利等人发现了两性体形差异和性别比例之间的紧密联系,证明了达尔文的猜想是正确的。但是,这种趋势与达尔文用他有限的证据所做出的预测相反。研究结果表明,最激烈的性选择——体现为雄性相对于雌性体型更大——发生在有较多雌性可供雄性选择的物种中,而不是如达尔文所认为的雌性数量较少的物种中。

  性选择的意义

  当然,这项研究这并没有否定达尔文的自然选择和性选择理论。斯泽克利等人的发现只是展示了一种不同于达尔文假设的机制,在性别失衡的种群中驱动着动物的交配竞争。

  达尔文的假设基于这样一种观点,即最激烈的求偶竞争应该发生在交配对象不足的时候。但最近的一些理论表明,这种逻辑可能并不正确,性选择实际上是一种胜者通吃的系统。

  这意味着,当种群中有许多潜在伴侣时,一个顶尖的雄性——研究中那些最大、最重的雄性——享有不成比例的高回报,可以使大量的雌性受精,牺牲了那些较为弱小的雄性,它们可能根本没有繁殖的机会。

  科学家还需要更多的研究,以进一步了解雄性和雌性在性别比失衡的种群中如何寻找新的伴侣;以及在哪些情况下,作为武器或装饰的不同特征能发挥最大的作用。在达尔文最初的性选择理论的基础上,这些研究将为我们提供前所未有的新见解,帮助我们最终了解大自然的运作规律。(任天)


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