本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
动物外观呈现惊人广度的原因之一是为了帮助个体与正确的物种交配。这是导致动物种群之间差异,并最终可能导致新物种形成的一种进化过程。 例如,假设有一个鸟类种群,那里有两种主要的食物:小种子和大种子。喙较小的鸟类更擅长吃小种子,而喙较大的鸟类更擅长吃大种子。如果你是一只喙较大的鸟,那么你“想要”与另一只喙较大的个体生育后代,因为与喙较小的个体交配会导致后代拥有中等大小的喙,既不擅长吃小种子,也不擅长吃大种子。现在,假设喙较大和喙较小的雄性很难区分。从雌性的角度来看,任何使这两种变体更容易区分的东西都将是有利的。 假设出现了一种突变,这意味着喙较大的鸟类也长有红色的头。或者说,它们较大的喙意味着它们的鸣叫听起来不同。雌性能够捕捉到的任何线索,以区分这些雄性,都将被选择,并可能进化成为雄性用来直接吸引雌性的信号。
随着时间的推移,随着两个不同种群之间的差异变得越来越大,种群之间交配越来越少,它们将变得“生殖隔离”(即完全不互相交配),从而成为两个新物种。
然而,在某些情况下,尚不清楚两个相似种群或物种之间的差异是由于这个过程(“性选择”)还是遗传漂变造成的。遗传漂变是指种群分离(例如,一条河流将一个动物种群一分为二)。现在,仅凭偶然性,这两个独立的种群之间就会出现差异,仅仅是因为它们只在各自的种群内交配。
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蜥蜴是一个物种集合,在这些物种中,相似物种之间差异的出现方式尚不清楚,这就是熔岩蜥蜴。熔岩蜥蜴遍布加拉帕戈斯群岛,共有九个物种。不同的物种在地理上相互隔离,并且具有不同的颜色以及它们用于交流的不同俯卧撑和头部摆动行为。
视频来源:大卫·克拉克
作为一项更大研究的一部分,克拉克及其同事在一篇发表在《动物行为学》杂志上的论文中,调查了为什么不同种类的熔岩蜥蜴之间存在信号差异。 为了做到这一点,他们设计了两种不同“物种”的机器人蜥蜴,即Microlophus grayii 和 Microlophus indefatigabilis。研究人员使用这些机器人蜥蜴来模拟它们与同种类的真实蜥蜴以及另一种蜥蜴之间的互动。因此,一只真正的蜥蜴可能与同种类的机器人或不同种类的机器人互动。这里的想法是,如果不同的物种已经进化到彼此关注对方的信号(从而避免与不同的物种交配),那么与机器人同种类的雄性蜥蜴应该比另一种蜥蜴对机器人的信号反应更大。另一方面,如果不同的物种是通过遗传漂变产生的,那么我们预计在个体身上不会有太多的选择来避免与另一个物种交配。
一只熔岩蜥蜴与一只机器人蜥蜴互动。 来源:大卫·克拉克
你可能想知道为什么研究人员没有在真正的雌性蜥蜴身上测试他们的雄性机器人蜥蜴,而是测试雄性蜥蜴。 嗯,在这些物种中,雌性蜥蜴并不太积极地选择雄性。相反,交配更多地是通过雄性之间的竞争来决定的。
研究人员发现了混合的结果:M. grayii 对待两种机器人的方式相同,而 M. indefatigabilis 对与自己更相似的机器人(即自己物种的机器人)的反应要大得多,反应速度更快,然后对机器人蜥蜴的展示时间也更长。
另一只蜥蜴对机器人蜥蜴做出反应的例子。 来源:大卫·克拉克
然后,研究人员用来自大陆的物种(Microlophus occipitalis)重复了实验,发现该物种非常歧视不同种类蜥蜴的展示行为。
这些结果似乎暗示蜥蜴已经经历了不与其他相似物种交配的选择。 然而,研究人员还进行了系统发育分析,结果表明蜥蜴是在彼此隔离的情况下进化出这些特征的,并且没有受到性选择的太大影响。那么到底是怎么回事? 似乎蜥蜴已经进化出能够关注彼此不同行为信号的能力(并歧视“错误”的物种),而没有与它们在同一地理区域进化。 究竟这是如何发生的仍然不清楚,也许这仅仅表明进化比任何事情都更复杂!
参考文献
Clark, D. L., Macedonia, J. M., Rowe, J. W., Stuart, M. A., Kemp, D. J., & Ord, T. J. (2015). Evolution of displays in Galápagos lava lizards: comparative analyses of signallers and robot playbacks to receivers. Animal Behaviour, 109, 33-44.