每至春夏 , 地中海里一些青春期的虾们就会做出虾生的重要决定:变为女儿身 , 助力种群的繁衍大业 。 而谁也没想到 , 气候变暖改变了水质 , 变性过程将受到阻碍 , 雌性会越来越少 , 小虾的王国也可能面临危机 。
吃下小药丸让雄虾变雌
在地中海海域 , 居住着故事的主人公——藻虾属的Hippolyte inermis , 俗称海草虾 。 这种小虾总体来说不甚起眼 。 然而 , 科学家逐渐发现 , 这些小家伙着实有些古怪之处 。
在正常条件下 , 海草虾会自然发育为雄性 , 但也可以从雄性转变为雌性 。 变性的现象在海洋中不算稀奇 , 海洋中的性别转变 , 不管是雄性转变为雌性还是雌性转变为雄性 , 都不失为一种保持生殖优势的策略 。
一般来说 , 序列性雌雄同体(指在生命历程中会改变性别)的动物在性别发生转变的阶段 , 通常具有双性性腺——拥有转变的基础才能响应激素的调控 , 改变性别 。 但令人迷惑的是 , 海草虾的成年雄性个体内没有卵精巢(具有卵巢和精巢性腺细胞的双性性腺) , 它们的雄性性腺也不会受到卵巢分泌的荷尔蒙影响 , 更没有雌性性腺芽 。
为了解开海草虾性别转变的秘密 , 科学家耗费了很长时间追踪海草虾群 , 发现海草虾的雌性中有来源于两种截然不同的虾生轨迹的个体 。 代号阿尔法的雌性个头较大 , 由性成熟的雄性个体转变而来 , 另一类代号贝塔的雌性海草虾个头比较小 , 在性成熟时就是雌性 , 从未经历过性别转变 。 两种雌性的生长速度和性成熟时间也不同 , 阿尔法雌性是雄性在冬季转变过来的 , 而贝塔雌性到了夏季才性成熟 。 这样分明的季节与性别的关联让科学家意识到 , 很可能是季节变化相关的环境因素影响了雌性的发育过程 。
研究者分析海草虾的肠道内容物后发现 , 雄性和阿尔法雌性的饮食结构 , 与贝塔雌性有明显差异 。 雄性和阿尔法雌性以微藻、大型藻类、苔藓植物和有孔虫为生 , 而贝塔雌性主要以硅藻为食 , 这当然与它们性成熟时所处的季节有关 。 而贝塔雌性饮食结构中主流的盾卵形藻小型变种在夏天爆发 , 跟贝塔雌性出现的时间点非常契合 。 科学家猜想 , 这种硅藻可能与仔虾的虾生选择有关 。 经实验室和野外研究 , 科学家确认 , 这种硅藻中的某种代谢产物可以促进仔虾雄性性腺快速凋亡 , 随后一类数量较少的未分化细胞就会快速分化成雌性性腺 , 这只虾就变为了雌性 。
【雌性|气候变暖影响下,这种动物或将面临“性别失调”】春季出生的仔虾在未经世事的时候做出选择成为贝塔雌性 , 不仅改变了个体的一生 , 对种群也非常重要 。 贝塔雌性虽然不如阿尔法雌性的个头大 , 但科学家发现 , 虾群在每年春季和秋季分别有一小一大两次生育高峰 , 其中 , 贝塔雌性在九月交配产卵 , 是秋天生育高峰的主力军 , 它们的出现维持了种群中合适的雌雄比例 , 对种群繁衍至关重要 。
至此 , 海草虾的性别发育模式总算有了一些清晰的逻辑 。 科学家推测 , 海草虾很可能采取了一种幼虫多型的策略 , 即后代中包括不同发育模式的幼虫 。 在夏天发育的幼虾借助周围丰沛的硅藻义无反顾地成为贝塔雌性 , 并在秋季大量产卵 。 而出生于秋冬的幼虾没有环境的影响 , 会循规蹈矩地成为雄性 , 长大成年之后再考虑变成阿尔法雌性的事情 。 科学家认为 , 海草虾费尽周折 , 既是受到食物来源季节性变化的影响 , 也是为了抵抗周围其他十足目动物和鱼类带来的生存压力 , 是自然界又一审时度势、努力生存的好榜样 。
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