昆蟲世界的愛欲情仇
昆蟲世界的愛欲情仇
人類社會中的兩性關係,是一般人一生中極為重要的一環,難怪詩詞歌賦與文學戲劇的靈魂與中心議題,總是離不開兩性間的愛欲情仇。
反觀假設動物世界沒有忌妒、猜疑、對抗與利用,兩性為撫育出優勢的子代而同心協力,兩性間的關係應該是和諧的。然而從演化生態學的角度切入,動物世界的兩性關係在性擇作用下,爭風吃醋的雄性間競爭、情人眼裡出西施的雌性選擇,乃至於充滿愛欲情仇的兩性衝突、性別拮抗共同演化和感官利用,都成了舞臺上的主要戲碼。以下就從性擇的觀點介紹昆蟲世界的兩性關係。
黃果蠅的雄蟲競爭
黃果蠅是研究遺傳和演化的絕佳材料,成蟲在野外以腐爛水果為生,常成群聚集取食。由於雌蟲常有與多隻雄蟲交配的機會,因此雄蟲須面對強大的精子競爭壓力,遂演化出具殺死之前雄蟲精子的主細胞產物。
研究人員發現這物質雖然可殺死其他競爭者的精子,並提高雌蟲的產卵速率,以保障及提高雄蟲本身的適存值,卻有降低雌蟲壽命的副作用。因此雄蟲同性間的競爭對雌性的適存值卻有不利的作用,而導致兩性間的衝突。
研究人員利用累代飼育單對和3對的黃果蠅進行試驗,結果發現單對飼養情形下,雄蟲沒有同性間的競爭壓力,顯著減少殺精物質的製造。然而3對組中,由於雌蟲可與多隻雄蟲交配的機制,導致雄蟲同性間的精子競爭選汰壓力,是殺精物質演化和維持的動力。
為了減少精子競爭,有些昆蟲如豆娘和蜻蜓演化出特殊的構造,能夠把雌蟲體內前一隻雄蟲的精子挖出。最近的研究顯示,黃果蠅的雄蟲也具有使雌蟲把前一隻雄蟲精子排出的能力,惟其機制尚未清楚。精子競爭在選汰上的重要性,也可以由果蠅精子長度的演化看出。由於雌果蠅暫貯精子的器官較長時,會選汰出較長的精子,因此精子的長度會配合雌果蠅的特性而增長。最極端的例子顯示,有一種果蠅精子的長度達 58.29 毫米,是雄蟲本身體長的 20 倍。
豆象的交尾傷害
四紋豆象是一種世界性分布的倉儲豆類害蟲,成蟲把卵產在寄主豆表皮上,幼蟲孵化後隨即咬破種皮進入豆中取食,經三次蛻皮而進入蛹期,成蟲羽化後,咬破種皮出來,開始另一個生活環。
2002 年庫京頓與西華.喬斯發現,豆象雄蟲的交尾器上長有硬刺。把交尾中的雌、雄蟲冷凍,並加以解剖,發現雄蟲的硬刺在交尾時會刺傷雌蟲的交尾孔道表皮,兩次交尾的雌蟲,受傷的面積顯著比一次交尾的雌蟲大,而且前者的壽命也顯著縮短。因此,雌蟲交尾所受的傷害對雌蟲的適存值是有負面作用的,這可能造成雌蟲在交尾結束前會有後踢動作,以期減少受傷程度。
他們因此進行試驗,把雌蟲後足的末節剪掉,發現雌蟲無法順利踢掉雄蟲,導致交尾時間延長,且受傷面積也顯著增加。因此,雌蟲後踢以結束交尾的行為,可能是為降低受傷演化而來的。至於雄蟲演化出硬刺來刺傷雌蟲,可能的理由有:刺傷雌蟲可以延後她再交尾的時間,因此可減少後交尾雄蟲的精子競爭;受傷的雌蟲可能提高產卵速率,因此使雄蟲留下較多子代;可能硬刺是演化來協助固定交配的姿勢,以利精胞的傳送,刺傷雌蟲只是副作用,並沒有演化上的功能。
水黽的性擇
水黽是生活在溪流、池塘水面的一種昆蟲,以捕食水面上的小型動物為生。雌蟲只需交配一次就可獲得足夠的精子,供一生產卵受精所用,為留下較多子代,雄蟲卻傾向多次交配。交配中的雌蟲被天敵捕食的風險較高,也影響本身捕食的成功率,因此雌蟲發展出拒絕求偶與交配的行為。
但試驗顯示拒絕雄蟲求偶須花費相當高的能量,而交配中的雌蟲就不再有雄蟲來干擾。因此,雌蟲表現出偏好小型雄蟲的行為,並且延長交配時間,以避免因拒絕其他雄蟲求偶干擾所產生的能量花費。在雄蟲同性間的競爭上,大型雄蟲的活動力強,求偶機會多,但雌蟲決定的交配時間相對較短。小型雄蟲求偶機會少,但可獲得相對較長的交配時間,而可傳送較多的精子。因此透過雌、雄蟲的兩性衝突和雌性選擇的作用,大小雄蟲有相近的子代數留存下來。
以水黽為模式昆蟲所進行的性擇研究,讓我們了解到雄性間的競爭、雌性選擇和兩性衝突三種機制的交互作用,以及如何驅動和維持性擇的演化方向。
反觀假設動物世界沒有忌妒、猜疑、對抗與利用,兩性為撫育出優勢的子代而同心協力,兩性間的關係應該是和諧的。然而從演化生態學的角度切入,動物世界的兩性關係在性擇作用下,爭風吃醋的雄性間競爭、情人眼裡出西施的雌性選擇,乃至於充滿愛欲情仇的兩性衝突、性別拮抗共同演化和感官利用,都成了舞臺上的主要戲碼。以下就從性擇的觀點介紹昆蟲世界的兩性關係。
黃果蠅的雄蟲競爭
黃果蠅是研究遺傳和演化的絕佳材料,成蟲在野外以腐爛水果為生,常成群聚集取食。由於雌蟲常有與多隻雄蟲交配的機會,因此雄蟲須面對強大的精子競爭壓力,遂演化出具殺死之前雄蟲精子的主細胞產物。
研究人員發現這物質雖然可殺死其他競爭者的精子,並提高雌蟲的產卵速率,以保障及提高雄蟲本身的適存值,卻有降低雌蟲壽命的副作用。因此雄蟲同性間的競爭對雌性的適存值卻有不利的作用,而導致兩性間的衝突。
研究人員利用累代飼育單對和3對的黃果蠅進行試驗,結果發現單對飼養情形下,雄蟲沒有同性間的競爭壓力,顯著減少殺精物質的製造。然而3對組中,由於雌蟲可與多隻雄蟲交配的機制,導致雄蟲同性間的精子競爭選汰壓力,是殺精物質演化和維持的動力。
為了減少精子競爭,有些昆蟲如豆娘和蜻蜓演化出特殊的構造,能夠把雌蟲體內前一隻雄蟲的精子挖出。最近的研究顯示,黃果蠅的雄蟲也具有使雌蟲把前一隻雄蟲精子排出的能力,惟其機制尚未清楚。精子競爭在選汰上的重要性,也可以由果蠅精子長度的演化看出。由於雌果蠅暫貯精子的器官較長時,會選汰出較長的精子,因此精子的長度會配合雌果蠅的特性而增長。最極端的例子顯示,有一種果蠅精子的長度達 58.29 毫米,是雄蟲本身體長的 20 倍。
豆象的交尾傷害
四紋豆象是一種世界性分布的倉儲豆類害蟲,成蟲把卵產在寄主豆表皮上,幼蟲孵化後隨即咬破種皮進入豆中取食,經三次蛻皮而進入蛹期,成蟲羽化後,咬破種皮出來,開始另一個生活環。
2002 年庫京頓與西華.喬斯發現,豆象雄蟲的交尾器上長有硬刺。把交尾中的雌、雄蟲冷凍,並加以解剖,發現雄蟲的硬刺在交尾時會刺傷雌蟲的交尾孔道表皮,兩次交尾的雌蟲,受傷的面積顯著比一次交尾的雌蟲大,而且前者的壽命也顯著縮短。因此,雌蟲交尾所受的傷害對雌蟲的適存值是有負面作用的,這可能造成雌蟲在交尾結束前會有後踢動作,以期減少受傷程度。
他們因此進行試驗,把雌蟲後足的末節剪掉,發現雌蟲無法順利踢掉雄蟲,導致交尾時間延長,且受傷面積也顯著增加。因此,雌蟲後踢以結束交尾的行為,可能是為降低受傷演化而來的。至於雄蟲演化出硬刺來刺傷雌蟲,可能的理由有:刺傷雌蟲可以延後她再交尾的時間,因此可減少後交尾雄蟲的精子競爭;受傷的雌蟲可能提高產卵速率,因此使雄蟲留下較多子代;可能硬刺是演化來協助固定交配的姿勢,以利精胞的傳送,刺傷雌蟲只是副作用,並沒有演化上的功能。
水黽的性擇
水黽是生活在溪流、池塘水面的一種昆蟲,以捕食水面上的小型動物為生。雌蟲只需交配一次就可獲得足夠的精子,供一生產卵受精所用,為留下較多子代,雄蟲卻傾向多次交配。交配中的雌蟲被天敵捕食的風險較高,也影響本身捕食的成功率,因此雌蟲發展出拒絕求偶與交配的行為。
但試驗顯示拒絕雄蟲求偶須花費相當高的能量,而交配中的雌蟲就不再有雄蟲來干擾。因此,雌蟲表現出偏好小型雄蟲的行為,並且延長交配時間,以避免因拒絕其他雄蟲求偶干擾所產生的能量花費。在雄蟲同性間的競爭上,大型雄蟲的活動力強,求偶機會多,但雌蟲決定的交配時間相對較短。小型雄蟲求偶機會少,但可獲得相對較長的交配時間,而可傳送較多的精子。因此透過雌、雄蟲的兩性衝突和雌性選擇的作用,大小雄蟲有相近的子代數留存下來。
以水黽為模式昆蟲所進行的性擇研究,讓我們了解到雄性間的競爭、雌性選擇和兩性衝突三種機制的交互作用,以及如何驅動和維持性擇的演化方向。
凱╄SωPёrζStαr- 略有小成(level15)
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注冊日期 : 2009-01-08
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