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暴虐殺男魔

男多女少,是世界上一些國家非常頭疼的問題,比如在印度和中國,男女比例嚴重失衡,大量男性被剩下,很難婚配。最極端的例子是阿拉伯聯合大公國,2015年1月,世界銀行的調查顯示,在阿拉伯聯合大公國,男女比例為100∶58,男人數量近乎女人的2倍。


總體上,人類男性稍多於女性,男女性別比大約為102∶100屬正常範圍。不過,與人類的情況恰好相反,在自然界里,一些物種的雄性瀕臨滅絕,竟然出現了許多的「女兒國」。

暴虐殺男魔


被殺死的雄性物種


斐濟是南太平洋上的一個熱帶群島國家,這裡溫度適宜,植被茂盛,是動植物的天堂。然而,對於生活在這裡的雄性幻紫斑蛺蝶(俗稱「藍月亮」)來說,這裡似乎更像是地獄。


在蝴蝶家族中,負責保衛領土的是雄性,它們會在林緣、灌叢附近「巡邏」,因此當你走在一條小路上,不出意外的話,看到的大多是雄性蝴蝶。然而,20世紀20年代,在斐濟的各個島嶼上,研究者數周沒有看到一隻雄性藍月亮。另外一個現象更加讓人覺得不可思議。在斐濟,大約90%的雌藍月亮生下的全是雌蝴蝶。如果一隻雌藍月亮產了一窩卵,其中50%的卵會死亡,這些死亡的卵全是雄性。

在與斐濟相距不到1200千米遠的薩摩亞,2001年,這裡的雄性藍月亮也幾乎瀕臨滅絕,雌雄比高達100:1。類似的問題同樣困擾其他昆蟲群體,比如一種非洲蝴蝶,雌雄比為25:1,在另外一些昆蟲群體中,如蒼蠅、甲蟲、臭蟲、黃蜂、蚊子中,雄性數量也在減少,性別比例偏離1:1。


在進化生物學上,有一個非常重要的論證——費雪原理,簡單來說,就是進化上的穩定策略是出生性別比率接近1:1,偏離這一比例就是反常的,會受到自然的嚴厲懲罰。


因此,現實生活中,大多數物種都會遵循費雪原理,性別比會接近1:1。假如偏離了,比如,在生雌性傾向很明顯時,大部分個體(無論雌雄)會攜帶有「多生雄性的基因」,由於雄性基因更有利於種族繁衍,會更好傳播,在兩性中少數派具有更大生殖優勢的影響下,性別比例會重新恢復到1:1。


這樣,按照自然選擇,物種的性別比例將像一個鐘擺一樣,會始終在1:1之間搖擺,不會偏差太大。顯然,藍月亮並沒有遵循自然規律,性別比例嚴重扭曲,這是什麼原因導致的呢?

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臭名昭著的殺男犯


最早的一種解釋是藍月亮的生殖方式正從有性繁殖向孤雌生殖轉變。與需要雄性授精的有性生殖不一樣,採用孤雌生殖方式的動物或者植物,卵子不需要經過受精過程,也就是說雌性藍月亮不需要雄性的參與,它們通過複製自身的DNA進行繁殖,可以完整地保留母體性狀,這些雌性蝴蝶實際上是在克隆自己。


不過,這一說法在20世紀90年代已經被證實是不科學的。在另外一些雌性比例過高的昆蟲里,雖然它們有的確實進化出了孤雌生殖,但研究者發現這種進化也相當突兀,並不符合進化的一般規律。2002年,英國倫敦大學的研究者在這些動物的卵巢內找到了一個共同的兇手——沃爾巴克氏體。


沃爾巴克氏體是一種共生細菌,通常生活在節肢動物(如昆蟲)的生殖組織內,能通過細胞質來「遺傳」,就像是線粒體等細胞器一樣,在宿主中一代代傳播。它們特別偏愛雌性,對於雄性則痛下殺手,是名副其實的「殺男犯」。那麼,為什麼會這樣呢?

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答案就是,比起大個的卵子,精子太小,如果沃爾巴克氏體藏在雄性體內,它們會被精子卡住無法傳播,這樣一來,沃爾巴克氏體只能由雌性卵子垂直傳播,所以,它們已經進化出了許多方法來殺死雄性。比如,在雌性藍月亮體內,它會直接殺死會發育成雄性的卵,使得雌蝴蝶產下的後代絕大多數是雌性。經過幾代傳播,整個種群的雌性蝴蝶都會帶有這種細菌,而雄性蝴蝶將越來越少。


在其他動物中,沃爾巴克氏體還可以對這些動物實施「變性手術」,將雄性昆蟲轉變成雌性,甚至將雌性動物變成無需雄性也能繁殖後代的克隆體。一個比較著名的例子就是赤眼蜂。感染了沃爾巴克氏體的赤眼蜂的生殖方式已經變成了無需雄性生殖後代的單性生殖,在這個物種中,雄性已經非常罕見。

研究者發現,在薩摩亞,沃爾巴克氏體已經感染了超過99%雌性藍月亮,並且它們還不只是控制這一種蝴蝶。統計顯示,不同地區的昆蟲,一般都有16%~22%的感染率,陸地等足動物約有35%的感染率,捕食蟎(捕食蟎是一種以柑橘紅蜘蛛、銹壁虱等葉蟎為主要食物的雜食性益蟎。)的感染率甚至可達60%。

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劇情大反轉


在「殺男」方面,這些寄生蟲可以說是臭名昭著,所到之處,基本上都會造成性別比例嚴重失衡。但有的時候,它們也會增強宿主的繁殖力,曾有人拿突眼蠅做了個實驗,若是去除了它們體內的沃爾巴克氏體,雄性生殖能力會大幅下降。還有研究表明,雖然沃爾巴克氏體曾使得美國加州南部的擬果蠅雌性的繁殖力下降15%~20%,但20年之後,情況反了過來,它們反而能讓宿主多產下10%的卵。


不過,對於另外一些物種,情況就十分不妙。缺乏雄性不利於物種的生存,如果長期性別比例不均衡,將導致種族滅絕。藍月亮就是其中之一。那麼,美麗的藍月亮難道要滅絕嗎?


2006年,科學家對西薩摩亞幾個島上的藍月亮進行了新一輪調查研究。在烏波盧島,他們驚喜地發現,該島上藍月亮的雌雄比例已接近1∶1。他們捕捉了14隻雌蝴蝶進行人工飼養,發現它們都順利地產下了健康的「男丁」,雌雄比例基本持平。這說明沃爾巴克氏體對它們的殺傷力已大打折扣。


在薩瓦伊島上的發現才真正讓人驚訝。2006年初,這個島上的雄性藍月亮所佔比例還不足1%。然而,到了2006年底,差不多經過了10代的繁衍進化,雄性藍月亮的數量已火箭般快速爆增,所佔比例接近40%。


在短短几年時間裡,藍月亮就找到了解決方法,這種劇情大扭轉十分戲劇化。那麼,藍月亮是如何抵抗住了這些「殺男」高手?


在這兩個島上,沒有藍月亮和其它種類蝴蝶的異種交配現象,所以排除了藍月亮依靠其它物種的可能。同時,雌性藍月亮體內的沃爾巴克氏體也並沒有消失,傳染能力並沒有減弱,所以,並非是細菌本身的改變導致雄性蝴蝶再度恢復活力。那麼,只有一種情況——藍月亮自身基因突變,進化出了抑制「殺男」細菌的基因。


研究者推測,一隻攜帶這種抑制基因的雄蝴蝶可能曾從鄰近的島嶼抵達薩摩亞,它與當地的雌性交配,然後產下了一隻攜帶了這種抑制基因的雄性蝴蝶,由於該基因有利於種族生存,不久,越來越多的藍月亮擁有了這種抑制基因。


這一變化是驚人的,一般,科學家們認為自然選擇是一個緩慢的過程,要經歷幾百或幾千年的時間。但在這項研究中,從進化的時間尺度來看,藍月亮的進化只不過是一眨眼的功夫,這是迄今為止科學家觀測到的最快的進化過程。

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最後的獲勝者


其實,發生在藍月亮身上的故事並不罕見,不少節肢動物都感染過專殺雄性後代的病菌。先前就有研究揭示,一些昆蟲在面對幾乎要淪為單性繁殖的壓力時,會通過異乎尋常的方式來重新恢復其家族的性別平衡。在與沃爾巴克氏體的生存競賽中,藍月亮似乎是勝利了。但其實,這場生存之戰的真正贏家是沃爾巴克氏體。


通常情況下,如果宿主進化出抵抗寄生菌的能力,這種寄生菌的數量應該減少。但在烏波盧島和薩瓦伊島,沃爾巴克氏體雖然沒有再殺雄性藍月亮,但它們在數量上也沒有減少。這是因為它們具有操縱宿主的另外一個終極戰略——造成細胞質不親和。


沃爾巴克氏體會感染雄性藍月亮的精子,對精子稍作改變,使得它們只能和同樣被感染了的雌性交配,才能生下後代,要是和沒有感染的雌性交配,就會出現細胞質不親和,不會生育。由於未感染的雌性只能與未受感染的雄性交配,而雌性感染者可以與任何雄性交配,因此這樣的傳播方式實際上會導致被感染的藍月亮越來越多。


斐濟的沃爾巴克氏體也有這個本領,但從來沒有被使用,因為它們一直在執著地殺死這個島嶼上的所有雄性藍月亮。當藍月亮進化出抑制基因後,沃爾巴克氏體改變了策略,但實際上,也能操縱藍月亮。因此,抑制基因並沒有抑制沃爾巴克氏體,反而是鞏固了沃爾巴克氏體在藍月亮體內的地位。


看來,在這場生存之戰中,笑到最後的還是沃爾巴克氏體。然而,這場生存之戰不會結束,只要藍月亮存在,它們就會與沃爾巴克氏體展開殊死搏鬥,這場「軍備競賽」將不斷升級。

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