交配中的赤擬谷盜（圖片來(lái)源：University of East Anglia）

撰文 | 張二七

氣候變化、侵占棲息地、過(guò)度捕獵等因素正嚴(yán)重威脅著地球上的生物多樣性。對(duì)于瀕危的種群來(lái)說(shuō)，影響其繁殖與遺傳的主要因素有三個(gè)：選擇（包括自然選擇和性選擇）、突變和基因交流。過(guò)去，在試圖挽救因種群規(guī)模過(guò)小而瀕臨滅絕的動(dòng)物時(shí)，研究者經(jīng)常從后兩個(gè)因素入手，通過(guò)提供低風(fēng)險(xiǎn)的棲息地和避免種群內(nèi)的近親繁殖，來(lái)逐步擴(kuò)大種群規(guī)模。

然而最近發(fā)表于《全球變化生物學(xué)》（Global Change Biology）的一項(xiàng)研究卻給了我們新的啟發(fā)。研究者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)面臨“滅絕旋渦”（extinction vortex）時(shí)，相比“一夫一妻”的種群，實(shí)行“一妻多夫”制的甲蟲種群能存活更久。他們據(jù)此提出，在生態(tài)保護(hù)工作中，也應(yīng)當(dāng)更多地重視種群中的性別比例和交配模式，這或許能幫助我們更好地拯救瀕臨滅絕的生物。

“滅絕漩渦”描述的是一種理論中的情景。在這個(gè)漩渦中，生態(tài)環(huán)境、種群基因池與種群數(shù)量等因素會(huì)不停地相互作用、相互放大影響。一旦其中一環(huán)被打破，使得某個(gè)種群跌入這個(gè)漩渦，它們就會(huì)被其間的反饋效應(yīng)推動(dòng)，加速走向滅絕。

在經(jīng)典的滅絕漩渦模型中，核心的三要素是環(huán)境壓力、種群基因多樣性衰減和種群規(guī)模縮小。

具體來(lái)說(shuō)，氣候變化、外來(lái)生物入侵、人類過(guò)度捕獵等環(huán)境壓力會(huì)侵占某種生物的棲息地，從而導(dǎo)致其種群規(guī)模減小、各種群間交流減少。而對(duì)這樣較為獨(dú)立和小規(guī)模的種群來(lái)說(shuō)，其基因多樣性也會(huì)衰減。道理很簡(jiǎn)單：它們既沒(méi)有足夠的個(gè)體數(shù)量來(lái)提供足夠的突變可能性，也缺少?gòu)耐饨缃蛹{新基因突變的渠道。而這種基因的單一是致命的，這會(huì)使得它們對(duì)環(huán)境壓力更為敏感，一個(gè)很小的變化或許就能造成團(tuán)滅，或是大規(guī)模削減其數(shù)量。而更小的種群規(guī)模又會(huì)導(dǎo)致更貧乏的基因多樣性，以及更差的適應(yīng)能力。在這樣的惡性循環(huán)中，很少有物種能逃脫滅絕漩渦，幸存下來(lái)。

2019年，聯(lián)合國(guó)“生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)政府間科學(xué)政策平臺(tái)”（IPBES）在報(bào)告中就指出，目前估計(jì)有100萬(wàn)個(gè)物種正在加速滅絕，大量生物正面臨著滅絕旋渦的威脅。過(guò)去，為了了解如何更好地進(jìn)行生態(tài)保護(hù)，也有許多研究曾在野外或?qū)嶒?yàn)室條件下進(jìn)行觀察，并利用這一模型了解不同種群在不同條件下的生存能力。然而最近，東英吉利大學(xué)的研究者提出，常常被忽視的“性選擇”可能會(huì)滅絕漩渦中的種群產(chǎn)生巨大影響。

事實(shí)上，“性選擇”在生物演化中發(fā)揮了怎樣的作用，自古以來(lái)一直爭(zhēng)論不休。達(dá)爾文曾說(shuō)過(guò)：“每當(dāng)我看到雄孔雀的尾屏，就覺(jué)得難受！”這是因?yàn)閺淖匀贿x擇的角度看來(lái)，雄孔雀過(guò)分華麗的尾屏對(duì)生存似乎有百害而無(wú)一利。對(duì)此，傳統(tǒng)的觀點(diǎn)是，動(dòng)物用于求偶的炫耀特征是他們身體素質(zhì)優(yōu)勢(shì)的“廣告牌”，通過(guò)這種看似無(wú)用的性選擇，自然選擇其實(shí)得到了加強(qiáng)。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，性選擇可能是維持種群健康的關(guān)鍵力量：同性（通常是雄性）間的競(jìng)爭(zhēng)與異性（通常是雌性）的選擇可以在個(gè)體間產(chǎn)生更大的遺傳差異，從而使種群更具適應(yīng)能力。

然而也有反對(duì)者認(rèn)為，性選擇并非自然選擇的“附屬品”，而是獨(dú)立存在的一套體系。從這一理論出發(fā)，這種純粹為了求偶的特征可能會(huì)與自然選擇的需求漸行漸遠(yuǎn)，使種群的演化方向脫離適宜生存的最佳狀態(tài)。在1999年，Moen等人就對(duì)愛(ài)爾蘭麋鹿的滅絕提出了一種假設(shè)：在它們的性選擇過(guò)程中，過(guò)于追求巨大的鹿角，而越來(lái)越大的鹿角不僅成為了雄鹿的生存負(fù)擔(dān)，還可能加速了整個(gè)群體的衰退。

為了測(cè)試性選擇究竟在種群演化中扮演了怎樣的角色，東英吉利大學(xué)的研究者在實(shí)驗(yàn)室中模擬了滅絕漩渦的場(chǎng)景，并觀察甲蟲在嚴(yán)格的“一夫一妻制”與“一妻多夫制”的交配模式下，應(yīng)對(duì)環(huán)境和基因壓力的能力。

他們選擇了一種名為赤擬谷盜（Tribolium castaneum）的甲蟲，這種甲蟲繁殖速度很快，并且很容易養(yǎng)殖。在交配過(guò)程中，第一組中的每只雌性都可以在五只雄性個(gè)體中選擇交配對(duì)象，而第二組中的雌性只能選擇固定的雄性甲蟲交配。為了避免近親繁殖，并保證嚴(yán)格的交配制度，研究者在每次繁殖后，都會(huì)將其所有后代混合在一起，直到下一代繁殖時(shí)，再將雌性和對(duì)應(yīng)的雄性隔離。

在兩組各繁殖95代之后，研究小組將其置于滅絕漩渦場(chǎng)景下，并再次繁殖了15代。為了模擬滅絕漩渦，研究者選擇了限制食物、暴露于高溫（這會(huì)影響雄性甲蟲的生育能力），以及控制每一代的有效種群規(guī)模。

結(jié)果很明顯，“一夫一妻”組的甲蟲難以應(yīng)對(duì)漩渦中的環(huán)境和遺傳壓力，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)它們?nèi)克劳隽?。?strong>“一妻多夫”組的甲蟲數(shù)量下降速度要慢得多，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)還有60%的個(gè)體存活。

研究的通訊作者M(jìn)atthew Gage教授表示：“在消除了繁殖過(guò)程中的競(jìng)爭(zhēng)和選擇后，產(chǎn)生的甲蟲種群更加脆弱，也更難以面對(duì)環(huán)境壓力。而相比之下，當(dāng)雄性甲蟲需要競(jìng)爭(zhēng)配偶，而雌性甲蟲也有選擇余地時(shí)，它們反而活的更好。”

“達(dá)爾文無(wú)法解釋孔雀尾羽這樣的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)似乎只在性選擇中有利，而對(duì)生存有害，但卻能夠保存下來(lái)。然而我們的研究很清楚的指出，在保持種群的健康時(shí)，性選擇起到了巨大的作用。我們的這一長(zhǎng)期研究指出，性選擇有利于保持種群面對(duì)糟糕條件的適應(yīng)性。性選擇可以幫助種群剔除‘壞基因’，而穩(wěn)固‘好基因’，從而提高整個(gè)種群應(yīng)對(duì)糟糕的環(huán)境或是基因壓力的能力?！盙age這樣解釋道。

在考慮到這項(xiàng)研究的適用范圍時(shí)，研究者表示，這項(xiàng)研究應(yīng)當(dāng)適用于任何兩性繁殖、存在一定程度的性選擇并且面臨環(huán)境壓力的物種。同時(shí)，研究者也建議在生態(tài)保護(hù)工作中，如果能夠幫助物種保持足夠的配偶競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度，那么或許可以幫助它們更好地應(yīng)對(duì)氣候變化、棲息地喪失和遺傳多樣性缺乏等危機(jī)。

原始論文：

https://onlinelibrary./doi/10.1111/gcb.15186#gcb15186-bib-0061