这种生物会灭绝,竟是因为丁丁太大?

作者: Ed Yong

来源: 果壳

发布日期: 2018-10-15

本文探讨了介形虫因性选择导致的巨大生殖器和精子对其生存的影响,研究发现,雄性介形虫在性器官中投入最多的物种灭绝速度更快,可能因为制造硕大的性器官和极长的精子耗费大量能量,而这些能量本可以用来适应新环境。

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”。

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。

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。

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?”

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。

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。”

“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。”

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。

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

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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