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繁衍的代價

3月
14
2018

2018年3月14日15時 今日科學 動物性 精子競爭的核心是,更多、更快、更強。但生物不可能無限度地投入繁殖,一來,生物從環境中獲取的能

動物性

精子競爭的核心是,更多、更快、更強。但生物不可能無限度地投入繁殖,一來,生物從環境中獲取的能量有限,二來,繁殖的前提是活著,所以生物必須要拿一部分能量來建設自身。繁衍對於生物個體而言,弊大於利,啪啪啪極大消耗能量,加劇了疾病傳播、增加了被捕食風險,於雄性而言,增加了爭奪配偶打鬥致死的風險,於雌性而言,增加了被強姦致死和難產死亡的風險。生命的狂歡仿佛唯一的回報便是短時間內大量多巴胺的釋放,但為了一瞬間的歡愉,生物卻承受了長時間的尋覓快樂而不得的痛苦。但生命脫離了繁衍,活著好像也並無意義。

即便如此,生物還是要在「無意義」上構築他們的生活,他們謹慎地平衡分配給自身和後代的能量,各個系統都渴望更多能量,就像各個部門都渴望更大的權力、更多的收入,在物質匱乏的時候,生物若投資了更多能量在免疫系統上,就會投資少些能量在生殖系統上,同樣生物的生長速率、運動能力和壽命都會和生殖負相關。

生殖系統和其他系統的權衡(trade-off)

炎症導致精子活性下降。

在食物限量供應的實驗條件下,將雄性蟋蟀(Cricket Teleogryllus

oceanicus)分為兩組,一組在幼年期注射細菌的脂多糖引起炎症反應,一組不進行任何操作。性成熟後,發現經歷炎症反應的雄蟋蟀抗菌免疫系統顯著調高,然而精子活性卻顯著低於沒做任何處理的蟋蟀<2>。

圖片來源:Cook island diversity

處男生長速率更快

端足類動物(amphipod Gammarus

lawrencianus)在成功交配前,雄性需要抱住雌性在水中漂浮幾天(amplexus),直到雌性排卵,此過程耗時耗力,雄性因此減少了許多進食機會。為了研究處男和有性接觸的雄性生長速率差異,研究人員設計了一個實驗,實驗分為兩組,一組全是雄性,另一組雌雄比例2:1,結果發現第二組雄性絕大部分時間都在抱著雌性,實驗結束後,縱慾的雄性比禁慾的雄性輕了45%<1>。

圖片

https://www.youtube.com/watch?v=ECYCZvMCZEo

肌肉還是卵巢

另外一種蟋蟀(Gryllus

rubens)有兩種形態,能飛的長翅型,不能飛的短翅型。兩種形態的雌性蟋蟀在相同時間內增長的體重相當,然而長翅型把更多的能量分配到翅膀肌肉上,運動能力更強,短翅型把更多能量分配到卵巢發育上,生育能力更強<3>。

圖片來源:BugGuide

長壽的秘訣

去除生殖細胞的線蟲比正常線蟲壽命增加40%

生殖系統內部的權衡

不僅投資在生育上的能量有限,在生育中分配到不同功能的能量也有限。生物需要從兩個方面權衡,1. 分配多少能量於當下,多少能量於未來。2.

分配多少能量讓自己更容易贏得配偶(交配前選擇)和多少能量讓自己交配後更容易成功(交配後選擇)。

當下 VS 未來

過度偏重哪一方面都是不好的,假設分配過多能量在現在,聲色犬馬無所不盡其極,可能消耗過多能量導致早衰,啪的時候不利於防禦捕食者,過度享樂容易被吃,採花過多疾病纏身導致早亡。享受了當下卻失去了未來。但如果一味投資未來,為了長身體(xue

xi)不去找對象,縱然身體健康強壯,但是你不知道明天和意外哪一個先到,可能還沒有繁衍後代就掛掉了。

刺魚(threespine stickelback)在被捕食風險高的時候降低了求偶頻率,為了更好的未來甘願在當下壓抑自己的慾望。但是在繁殖期快結束的時候,哪怕再危險,還是要殊死一搏,因為再不拼搏就老了<4>。

雄刺魚攻擊懷孕的雌魚 圖片來源:gettyimage

交配前選擇 VS 交配後選擇

交配前選擇的重要標準是打架能力和帥氣程度,打架能力高,社會地位高,更容易贏得配偶。然而很多物種中,精子數量、質量和社會地位負相關,通常認為這是戰敗者最後的掙扎,如果對象找不到,精子質量又不行,就只能等著絕後了。自然選擇和性選擇不止有一個標準,如果你在最為大眾接受的那一個標準下墊底,不要緊,你依然有機會,但如果你在所有標準下都墊底,則必定不能存活。

公雞經過多次擂台賽,每次都獲勝的公雞精子運動能力顯著下降<5>,三文魚經過擂台賽,每次都獲勝的魚可以獲得領地,過上老婆孩子熱炕頭的生活,失敗的魚只能撿漏,趴在別人窗戶上,到關鍵時刻衝進去排出一堆精子,但撿漏的雄魚精子數量質量顯著高於老實巴交的正經老百姓<6>,果然失敗使人奮發,成功使人鬆懈。

三文魚 圖片來源:Salmongraphy

長角的甲蟲(horned beetle Onthophagus)打架專用武器是它堅硬的角,實驗人員在其幼蟲期去掉會發育成為角的細胞,成年後甲蟲沒有角但卻發育出了不成比例的巨大的睪丸,意味著它把建設角的能量轉移了一部分到精子上<7>。

圖片來源:7

參考文獻

1. Robinson, B.W. and R.W.Doyle, Trade-off between malereproduction (amplexus) and growth in the amphipod Gammarus lawrencianus.The Biological

Bulletin, 1985. 168(3):p. 482-488.

2. Simmons,L.W., Resource allocation trade-offbetween sperm quality and immunity in the field cricket,

Teleogryllusoceanicus. Behavioral Ecology, 2011. 23(1):p. 168-173.

3. Mole,S. and A.J. Zera, Differential allocationof resources underlies the dispersal-reproduction trade-off in

thewing-dimorphic cricket, Gryllus rubens. Oecologia, 1993. 93(1): p. 121-127.

4. Candolin,U., Reproduction under predation risk andthe trade–off between current and future reproduction in the

threespinestickleback. Proceedings of the Royal Society of London B: BiologicalSciences, 1998. 265(1402): p.1171-1175.

5. Froman,D.P., et al., Sperm mobility: mechanismsof fertilizing efficiency, genetic variation and phenotypic relationship

withmale status in the domestic fowl, Gallus gallus domesticus. Proceedings ofthe Royal Society of London B: Biological Sciences, 2002. 269(1491): p.

607-612.

6. Bartlett,M.J., et al., Sperm competition riskdrives rapid ejaculate adjustments mediated by seminal fluid. eLife,

2017. 6.

7. Simmons,L.W. and D.J. Emlen, Evolutionarytrade-off between weapons and testes. Proceedings of the National

Academyof Sciences, 2006. 103(44): p.16346-16351.


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