分享

论促进昆虫同性交配行为以达到生物防治的目的

 PhDZ昆虫视界 2022-01-20

PhDZ估计看见题目的小伙伴第一反应都是“**大法好,就是生不了”。的确生物存在的第一目的就是繁衍,BUT如果同性行为真的没有意义,既然生物进化的动力在于成功交配与繁殖,那么按照进化论的观点“为什么自然选择和性选择都没有把这一性状淘汰掉呢?” 任何有损繁殖能力的性状,哪怕程度轻微,从进化的角度讲都应该被淘汰。因此,从自然选择和性选择角度分析,昆虫同性性行为的存在都是一个进化悖论。可是同性性行为并没有被进化所淘汰,仍然广泛存在于昆虫甚至各种生物中,这显然说明了,昆虫同性性行为正是进化的产物。

不过今天咱们不谈平权,只谈科研,从科学的角度来说同性性行为是昆虫行为学研究中一个非常有趣的领域, 其成果不仅在理论上有重大意义,在实际应用中也有重要的价值,我们都知道科学家们正在致力于生产没有繁殖能力的雄蚊以达到控制疟疾等由蚊子的疾病,那么通过促进害虫同性交配或抑制害虫异性交配使其种群繁殖受到影响,减少其后代的数量,一样可以达到生物防治的目的。是不是很牛掰!

不过昆虫种类实在太多,其同性性行为也很复杂的, 因为不清楚昆虫这种行为的目的是否为交配,也可能看起来是交配,毕竟我们是以人的哺乳动物的角度去观察,有固定思维模式存在,所以目前科学家将昆虫同性交配定义为接触、爬跨和交配行为产生。然后观察到大约 100 多种昆虫存在着同性性行为。人类试着分析了昆虫同性交配的进化意义,归纳出了4种意义。

1交配技巧的训练与学习功能
在很多昆虫种类中,年轻的初哥往往会被熟女们嫌弃,为了获得雌性的青睐,雄性们只能搭伴训练技艺。在果蝇类群里,年轻雄性果蝇同性交配行为的经历可以提高其以后的异性交配成功率。

Mating中的果蝇

2替代性生殖

昆虫中的雄性竞争是非常激烈的,为了获得自己的后代往往需要无所不用其极。科学家们研究发现赤拟谷盗雄性会在同性性行为时将精液射在另一只雄性的外生殖器上。外生殖器上沾有另一个体精液的雄赤拟谷盗在与雌赤拟谷盗交配时把其外生殖器上沾有的精子也带入雌性体内并完成了受精。也就是说,赤拟谷盗借助同性性行为实现了精子间接转移到雌体内。


所以,赤拟谷盗的同性性行为并非浪费精力和体力,反而具有生殖优势,先前那只雄赤拟谷盗通过同性性行为间接完成了繁殖过程。研究人员还提出赤拟谷盗通过同性性行为可以释放储精囊内的老精子,有利于新精子的产生。

赤拟谷盗,三大模式昆虫之一

3性内竞争
性内竞争多出现在一雌多雄多次交配制的昆虫中,雄性个体间要竞争与雌性个体的交配机会, 往往采取先与雄性进行交配并对其造成损伤,以阻止其他雄性与雌性进行交配。以苍蝇为例,雄蝇常常需要通过性内竞争才能使雌蝇受精,在这种情况下,为了抢在竞争者之前得到雌蝇,一个策略是雄蝇趴到其他雄蝇身上并保持这个姿势,当雌蝇飞过来时,上面的雄蝇最先飞到雌蝇身边并与其交配。

4 防御机制的进化

交配并不都会带来快乐,也同样存在风险,雌性多次交配可提高后代的质量,雄性却只希望自己后代越来越多,为了防止雌性多次交配,雄性往往会采取粗暴的策略,比如我们前面讲过的四纹豆象论水的重要性,要靠OOXX补水的豆象,雄性四纹豆象的为了将精子尽可能多的注入雌性体内不让雌性轻易逃开,雄性的生殖器上进化出大量尖刺,而雌性不得万不得已都会拒绝交配。

雄性四纹豆象生殖器

非洲蝙蝠臭虫Afrocimex constrictus也是如此,在交配过程中,雄性非洲蝙蝠臭虫的生殖器常会刺穿雌性臭虫的腹部,常导致雌虫受伤,所以雌性非洲蝙蝠臭虫进化出了 “扮异性” 特征, 它们中只有六分之一的个体拥有雌性外生殖器,其余的则长有类似雄性的外生殖器,通过这种 “扮异性” 策略可以减少性吸引力,从而尽量避免交配带来的伤害,这样雄性非洲蝙蝠臭虫也面临着被同性刺伤的风险,于是雄性和雌性出现了趋同现象,不经过一番风雨很难知道自己适合同性还是异性交配。

左:处女非洲蝙蝠臭虫 中:熟女虫 右:当过受的雄虫

另外,研究表明白蚁同性串联追逐中被猛蚁捕食的风险低于单头爬行白蚁被捕食的风险,其同性性行为是一种防御策略。

白蚁

还有些昆虫的同性性行为只能用非适应性进化进行。例如,昆虫若通过个体大小来判断潜在交配对象的雌雄,就容易导致性别错误识别,毕竟昆虫的脑容量及其有限。还有研究发现,若只允许豆娘的雄性与雄性在一起,这种 “囚禁” 会导致雄性豆娘同性性行为的发生。有时雄性信息素也会引起雄性间相互吸引而导致昆虫同性性行为的发生,不过原理尚不可知。

昆虫同性性行为在进化中可能有优势,从而被保留下来,即“同性性行为有进化优势”, 这个表面上看很奇怪,不过有这种可能。因为,同性性行为这种自身不进行直接繁殖的行为也可以通过亲缘选择来传递自己的基因。亲缘选择主要是对支配行为的基因起作用,它所增进的不一定是个体适合度,而是个体的广义适合度,所以,即使一个个体没有留下后代,它的广义适合度也不等于零,它的基因也可以靠旁系个体传递下去。所以“生不了”完全不是问题。

所有行为都一定有基因参与, 只是不清楚多少基因参与某一特定行为、某个基因参与多大的程度、它参与的具体步骤和方式。同性性行为同样亦有基因控制,越来越多的证据表明昆虫同性性行为的发生存在遗传基础。

郭爱克研究组以果蝇为模式动物,在研究多巴胺水平在帕金森病的神经基础中扮演的角色时,十分偶然地发现提高神经元中多巴胺水平可以诱发雄性果蝇间很强的同性性行为。多巴胺是一种重要的神经递质,在果蝇雄性同性求偶中的作用呈倒 “U”规律, 即过高或过低都会导致雄性果蝇同性性行为发生,前者诱发的是主动的果蝇雄性同性求偶, 即雄蝇自身的求偶倾向性发生改变; 而后者诱发的是被动的果蝇雄性同性求偶,即雄蝇自身的吸引力发生改变。

记得前几年看过一部韩剧《我叫金三顺》,女二说“男女到了爱情阶段,就会分泌出多巴胺和血清胺,多巴胺是在爱情中最重要的物质,能让人一时处于疯狂的状态,会让你无法意识到对方的缺点,会挡住你的视线。”当时还不是很理解,现在终于懂了,多巴胺都可以让昆虫无视性别,还差个人类么?感觉以后再也无法正视多巴胺啦。

    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多