本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。
最近發表在《自然生態學與進化》(Nature Ecology & Evolution)雜誌上的一項新研究,描述了來自美國羅裡達州立大學的一個研究小組,發現了存在於特立尼達島附近海域的古比魚(guppies)中的一種有趣的裙帶關係——這些微小的熱帶魚,當它們的兄弟在求偶或交配時,它們會在周圍快速遊來遊去,阻擋其它的雄性古比魚接近那條雌性魚。
按照我們人類通俗的說法就是,這些熱帶魚不會去追求自己的「嫂子」,而且還會幫助自己的兄弟去「撩妹」……總而言之,它們不會跟自己的兄弟競爭,還會幫它們一把。
研究人員表示,這一發現意義重大,因為這個發現引出了另外一個在生物學上有著重要意義的問題:這些較低等的動物是怎樣識別出自己的家族成員(兄弟)的?
佛羅裡達州立大學博士後研究員米切爾J丹尼爾(Mitchel J. Daniel)說:「研究結果表明,雄性利用親屬識別,來儘量減少與近親的性競爭。」在包括人類在內的許多動物物種中都有親屬識別的證據。在其他物種中,親緣關係識別是否以類似的方式影響雄性競爭?我們希望這項研究有助於激勵其他研究人員關注這個問題。
在丹尼爾之前的研究中,他發現雌性古比魚在選擇配偶時使用親屬識別來避免近親繁殖。這讓丹尼爾想知道,男性在競爭配偶時是否認得親屬。這個想法之前已經被其他研究人員在果蠅身上測試過,但結果好壞參半。
丹尼爾說:「關於雄性之間的親緣關係是否真的能達到放鬆性競爭,之前的研究在文獻中引發了很多爭論。我們這項研究的部分動機是,通過在另一種古比魚身上測試這一想法來幫助解決這一持續不斷的爭議。」
雄性古比魚通常通過在雌性周圍表演一種舞蹈來表達興趣,以此來討好雌性。如果雌性感興趣,它會向雄性靠近。然而,如果另一條雄性古比魚打算在這對夫婦之間「插一腳」,它會阻止這對夫婦交配,並謀求一個向雌性求愛的機會。丹尼爾將古比魚中的這種「橫刀奪愛」的行為,稱之為打斷。
丹尼爾為此建立了一個數學模型,用來預測雄性之間應該多久進行一次打斷,以最大限度地提高自己的達爾文適應度,也就是說,它遺傳了多少個自己基因的拷貝。在第二個數學模型中,預測雄性應該做什麼來最大限度地提高它們的包容適應度,其中考慮了它們自己的適應度和雄性親屬的適應度。因為兄弟倆有一些相同的基因,所以男性可以通過減少打斷兄弟的次數,給它們更多的交配機會,把更多的基因帶入下一代。
為了測試這些模型,丹尼爾將600條古比魚分成12條一組,觀察它們的舞蹈和打斷行為。數據與第二個模型非常吻合,該模型預測男性與兄弟之間的競爭應少於其他競爭對手。他說:「這真的很令人興奮,因為這表明雄性的競爭方式增加了它們基因傳遞的頻率,即使這些基因是由他們的親屬傳遞的。」它支持一種稱為親屬選擇的進化理論,這種理論可以促進親屬之間的合作。
丹尼爾說:「當一隻雄性打斷另一隻雄性時,通常會得到回應。」通常情況下,在那隻被打斷的雄性最終放棄之前,它也會來回打斷對方6分鐘左右的時間,最終悻悻離去。誰看到了都會可憐這條被「奪愛」的雄性古比魚,它真的需要更多的哥們兒的幫助。