魚兒竟然會變性！

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包括我們人類在內，絕大多數脊椎動物自出生到死亡都會保持同一性別不變。然而同樣屬於脊椎動物的魚類卻是個例外，它們中的很多種能夠在成長一段時間後改變性別。在大約3萬種魚類中，被發現能夠變性的有400種以上，主要集中於溫帶到熱帶海域，從石斑魚到黑鯛，從隆頭魚科到蝦虎魚科，存在著多種多樣的變性魚。

為了轉換性別，魚就必須將自己目前性別所特有的性腺（卵巢或精巢）轉變為另一性別的性腺，為此需要付出的精力可想而知。既然如此，為何要如此大費周章地轉換性別呢？實際上，變性是魚類在進化過程中獲得的巧妙的繁殖策略。

各種魚類獨自進化出變性的能力

魚類大致可以分為以下兩類：軟骨魚和硬骨魚。在成熟後能夠變性的魚都是硬骨魚，在軟骨魚中則不存在這一現象。地球上的軟骨魚比硬骨魚要古老，硬骨魚是從軟骨魚進化而來。也就是說，魚類祖先原本也是性別固定的，能夠變性的魚是在進化過程中獲得的變性能力。

另外，因為很多不同種的魚都能變性，所以我們一般認為變性能力是不同種的魚獨自進化出來的。

魚類具體在什麼時候會變性呢？

||裂唇魚

先來看看名為裂唇魚的魚類，它們主要是從雌性變為雄性，不過也有逆向變性的例子。裂唇魚是一夫多妻制的魚類。一條強壯的雄性裂唇魚，最多可以佔有領地中的10條雌魚。如果有其他雄魚進入領地的話，就會對其進行猛烈的攻擊並將其趕出領地。

裂唇魚在剛出生時是沒有雄魚的，全部都是雌魚。這些雌魚會作為「後宮」的一員，在雄魚的保護下成長。

在處於「魚王」地位的雄魚死後，「後宮」中的一條雌魚就會開始向雄性轉換。此時變性的魚是整個魚群中體型僅次於原先雄魚的最大的雌魚。也就是說，魚群通過這一機制保持其中最大的個體為雄魚。可以說，裂唇魚這樣的魚是通過感知其所處的社會地位而變性。

裂唇魚的性別轉換首先體現在行為的轉換上。通常在繁殖期時，作為魚群首領的雄魚會在雌魚面前做出擺尾等求愛動作，然後緊貼在其後背上一起上浮。這時，雌魚會排出卵子，而雄魚則配合其排出精子。

在魚群中的雄魚死後，最大的雌魚在僅僅30分鐘後就會出現向其他雌魚求愛的行為。這條最大的雌魚也會緊貼在較小的雌魚的背上一起上浮，小雌魚產卵。當然，此時這條最大的雌魚還沒有發育出雄性的性腺（精巢)，無法產生精子，所以只是擺出雄性的樣子做做姿態罷了。

一般來說，身體變性要比如上的行為變性遲一些。卵巢萎縮並發育出精巢需要2～3周的時間，然後才能變成擁有正常功能的雄魚。

||眼斑雙鋸魚

電影《海底總動員》中的主人公「尼莫」所屬的雙鋸魚屬魚類和裂唇魚的變性方向恰好相反。它們會作為雄性長大，然後變為雌性。雙鋸魚屬的眼斑雙鋸魚是一種體長最大為10厘米左右的魚類，身體橙白相間，棲息於溫帶到熱帶的珊瑚礁中，作為漂亮的觀賞魚類有很高的人氣，在很多寵物魚店都可以買到。

野外的眼斑雙鋸魚在幼魚期會隨海流遊動，在偶然間碰到的海葵中度過餘生。海葵長有毒刺，眼斑雙鋸魚通過在其中生活從而避開捕食者。

在一個海葵中，一般會有多條眼斑雙鋸魚組成一個群體。但在這個魚群中性成熟的只有其中最大的兩條，最大的是雌性，其次大的是雄性，其他的魚的精巢和卵巢都沒有充分發育，無法達到性成熟。無論經過多少年，這個魚群中都只會有相對最大的兩條魚是性成熟的，進行繁殖行為的也就只有這一對，所以眼斑雙鋸魚是一夫一妻制的魚類。

當群體中最大的雌性個體死後，曾經第二大的雄魚就會變為雌性。然後尚未性成熟的魚中的最大者（也就是整個魚群中曾經第三大的魚）會成為新的性成熟的雄魚。

而另一方面，如果雄魚死了，沒有性成熟的魚中的最大者就會成為成熟的雄魚。這樣一來，魚群通常能夠保持其中最大的魚為雌性，而次大的為雄性。也就是說，眼斑雙鋸魚與裂唇魚一樣，會根據所處的社會地位而變性。

產生後代的數量是解讀變性行為的關鍵

那麼，這些魚類究竟是為何進化出了變性的能力呢？體長優勢理論可以給予我們答案。這一理論於1969年由美國生物學家邁克爾·蓋斯林提出，並於1975年被美國海洋生物學家羅伯特·沃納公式化，從而得到了極大的發展。它解釋了魚類變性的原則。

體長優勢理論認為，根據魚身體的大小不同，對延續後代而言更為有利的性別也不同，所以魚類在身體大小改變後就傾向於向更有利的性別轉換。

我們先來分析一下裂唇魚這樣一夫多妻制的魚類。這種魚類中，雄性間的競爭十分激烈，而雌魚更傾心於強大的雄魚。因此，較弱小的雄魚會在競爭中輸給強壯的雄魚而無法獲得伴侶，也就失去了繁衍後代的機會。而另一方面，作為雌魚，即便比較弱小，也仍能作為「後宮」的一員而留下子嗣。也就是說，在魚偏弱小時，作為雌性更有利於留下後代。

然而，在身體長大後，有利的性別就不再是雌性了。對於身強體壯的魚來說，如果是雄性，就可以組建自己的「後宮」，讓多個雌魚為自己傳宗接代。在這種情況下，在身體較小時作為雌性、在身體長大後變為雄性的話是最有效率的傳宗接代的策略。一般認為，這就是一夫多妻制的魚類會由雌性轉換為雄性的理由。

另一方面，對於眼斑雙鋸魚這樣一夫一妻制的魚類來說，情況就完全不同了。它們這種社會狀況對於雄性的強壯與否並不過分挑剔【因為一夫一妻制嘛，魚魚有份！】，所以即便是身體弱小的雄性依然有機會留下後代。在這樣的情況下，雄性的精子數遠遠大於雌性的卵子數，也就是說，雄魚所能擁有的後代數量將取決於配對的雌魚所能產生的卵子數量，雄魚自身並不能對此產生影響。

而對於雌性來說，身體越大，產生的卵子數量越多。因此，雌魚所能夠留下的後代數量將隨自己的身體變大而增多。所以一般認為在進化的過程中，這種一夫一妻制的魚類獲得了從雄性轉換為雌性的能力。

本文節選自《科學世界》2016年第8期

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