当澳大利亚沿海水域的一只雄性沙滤海星伸出交配臂到它最近的邻居时，有时那个邻居也是雄性。这对海星并不气馁，它们会摆出该物种的假交配姿势，并继续产卵。与同性邻居交配，无论是假交配还是其他形式，显然不会将一套基因传递给下一代——然而，一些海星和其他棘皮动物物种仍然坚持这种做法。
它们并非孤例。从蝴蝶到鸟类再到甲虫，许多动物都会表现出同性性行为，尽管这些行为没有提供任何生殖成功的机会。考虑到交配尝试可能涉及的能量消耗和被捕食的风险，为什么这些行为仍然存在？
生物学家们热烈讨论的一种假设认为，这代表了一种古老的进化策略，最终可能提高生物的繁殖机会。在最近发表于《自然-生态与进化》杂志上的研究结果中，北卡罗来纳大学教堂山分校的布莱恩·勒奇和玛丽亚·R·瑟维迪奥为这种提出的解释提供了理论支持。他们创建了一个数学模型，计算了在哪些情况下，无论伴侣性别如何，交配尝试可能都是值得的。结果预测，根据寿命和交配机会，与任何可用的对象无差别交配实际上可能比花费宝贵的时间和精力来区分性别产生更好的繁殖回报。
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尽管这项研究没有涉及性取向或性吸引力，这两者在脊椎动物物种中都很常见，但它确实触及了一些长期存在的进化问题：动物何时开始根据特定线索来区分伴侣的性别？以及为什么一些动物显然在选择上仍然不加区别？
“对于大多数人来说，可能会被误解的是，同性性行为并不一定等同于同性性取向，”阿尔伯塔省莱斯布里奇大学的心理学教授兼研究主席保罗·瓦西说，他没有参与这项新研究。无差别交配意味着动物之间存在随机过程，这些动物不传递任何性别特定的信号——无论是化学信号、感官信号还是行为信号。
进化生物学家已经提出了几种对包括同性和异性性行为在内的无差别交配尝试的解释，勒奇和瑟维迪奥的研究为文献增加了一个新的理论基础。为了预测时间、寿命和性别特定线索如何影响繁殖成功，他们建立了一个模型，该模型有两个性别，一个被称为“搜索者”，另一个被称为“目标”。他们还设置了一些可调整的因素：目标的性别信号可以从“不存在”到“始终存在”，并且搜索者可以检测到信号的范围从“从不”到“始终”。如果信号始终存在并且搜索者始终检测到它，那么无差别交配就不会存在。但是，如果没有信号或信号微弱，并且搜索涉及高风险，那么与任何可用的伴侣交配可能会使天平倾向于进化优势。
该模型还暗示了一个涉及死亡和时间的影响：对于寿命较短的物种，无差别的方法可能是最佳的时间利用方式，从而最大限度地提高至少一次成功的几率。寿命最长的物种可能有更多的交配机会。但是，无差别交配也可能对它们有利——由于有充足的时间进行赌博，这些动物可以通过抓住每一个出现的交配机会来提高繁殖成功率，并且仍然能够弥补失误。
像沙滤海星这样的长寿棘皮动物或许是后者的一个例子。棘皮动物位于脊椎动物家族树的外部，可能是与具有脊椎的动物最接近的非骨骼亲戚。出于这个原因，科学家们经常将这个动物群体作为脊椎动物共同祖先的进化替身。这些带刺的生物具有可以检测光线的基本结构，但动物不太可能发送或接收性别特定的视觉信号。而且，勒奇和瑟维迪奥写道，棘皮动物几乎没有表现出远距离释放性别特异性化学线索的证据。数学模型会预测，像这些具有相对较长的寿命且没有明显性别信号的动物，可能会从无差别交配中获益。就沙滤海星而言，现实世界的观察证实，至少有些海星会不分性别地进行交配。海胆也是如此。
勒奇和瑟维迪奥的模型“使我们对经验性测试无差别性行为的普遍程度有了更深入的理论理解，我猜想，这种行为非常普遍，”加利福尼亚大学伯克利分校的保护生物学家和博士后研究员马克斯·兰伯特说，他没有参与这项新工作，但与他人合著了 2019 年一篇关于这个主题的论文。
然而，证实理论预测的单个例子并不能证明或反驳同性性行为位于脊椎动物家族树的根部。众所周知，进化在数百万年的时间里塑造、摒弃并再次塑造了相似的策略和特征。一些表现出这些行为的物种，包括许多昆虫和蜘蛛，可能是因为身份认错——对性别特定信号的解读不完善——而不是通过繁殖赌博的方式。毕竟，其中一些动物甚至偶尔会选择错误的物种。另一种建议的解释是，进行不承诺的试运行，为真正的行动做准备。
瓦西说，多种进化途径可能会产生同性性行为。“你当然可以在特定的生态环境中看到这种策略——如果它移动，就与它交配——可能是一个好策略，”瓦西说。但是，“你是否可以从那里跳到说它是祖先模式？这是另一个需要更多现实世界研究来回答的问题。”
目前，关于这个话题的辩论仍在继续。兰伯特与第一作者朱莉娅·蒙克及其同事去年在《自然-生态与进化》杂志上发表了一篇论文，提出某种程度的同性活动可能是祖先行为库的一部分，之后出现了基于性别的信号，从而允许进行更有选择性的交配。
但是，这个提议突出了一个关于先有鸡还是先有蛋的问题：先出现的是性别特定信号，还是先出现的是异性性行为。在没有目击者的情况下，科学家能做的最好的事情就是从貌似合理的想法开始，并设计出测试它们的方法。这些想法的可测试部分通常依赖于勒奇和瑟维迪奥在他们的论文中开发的数学模型。
“我们希望部分地刺激这种类型的研究，因此我很高兴看到有人构建该论点并在理论上对其进行测试，”耶鲁大学环境学院的博士候选人和生态学家蒙克说。
一组研究人员对蒙克及其同事提出的假设做出了批判性回应，呼吁减少理论，增加测试。瓦西也同意需要更多的硬性证据。“我个人希望看到更多的数据收集来配合所有这些理论化，”他说。“我们需要看看真实动物在现实世界中正在做什么，因为模型的质量仅与它们所基于的假设一样好。”