性選擇如何影響物種生存能力？這種動物生殖器越大，滅絕越快

這項研究的主角介形蟲

動物世界中的「性選擇」案例屢見不鮮，我們在欣賞性選擇為雄性個體帶來的絢麗裝飾、體型變化亦或是奇特的生殖器官時，有沒有思考過這樣的問題：這個過程對於整個物種的生存有著怎樣的影響？在今天的《自然》期刊中，美國科學家通過研究一類名為介形蟲的動物發現，雄性個體生殖器更大的物種適應環境的能力較差，滅絕速率也遠快於其他介形蟲。這不禁讓我們思考：性選擇對物種而言究竟是福是禍？

編譯 | 施懌

審校 | 吳非

爭議：性選擇影響物種生存

自有性生殖出現起，兩性差異就一直存在，它為動物王國開啟了性選擇的大門。為了提升與異性成功交配的幾率，雌性個體會依據某些特定的性狀挑選交配對象，這就是性選擇行為。因此，要將自己的基因遺傳給後代，動物個體需要同時具備兩項能力：保住性命的生存能力，以及競爭繁殖機會的能力。這給雄性和雌性帶來不同的選擇壓力。現在，越來越多的演化生物學家相信，性選擇可能影響了整個種群甚至物種的延續能力，但這種影響是積極的，還是不利甚至是毀滅性的，卻一直存在爭議。

性選擇尤其青睞那些令雄性在求偶競爭中佔優的性狀，而這類性狀的維持往往需要消耗巨大的能量。一類進化模型認為，動物們為產生性別特徵而投入的能量或許會減少它們為生存投入的能量。當它們賴以生存的環境發生改變時，這種副作用尤為明顯。也就是說，兩性差異更大的物種，滅絕的風險也會更高。另一類進化模型則認為性選擇可以提高適應率，如果雄性主要將能量投入那些有益於幫助雌性完成繁衍任務的性狀，並且選擇淘汰了那些不夠合適的雄性，整個群體將會受益。隨著時間的推移，該物種基因組的適應性也會提高、物種抵抗滅絕的能力增強。

此前已有一些研究試圖探究性選擇是否會影響物種的滅絕速率，但始終沒有得到一致的結論。這些研究存在的問題是，其研究對象都是仍存活的物種：它們沒有真正滅絕，因此只能用物種的個體數量變化趨勢推測滅絕速率，得出的結論也難以令人信服。

而要通過已滅絕的物種探究這一問題，科學家同樣面臨著難題：多數情況下，人們很難通過微小的化石判斷個體的性別。好在，美國國家自然歷史博物館的古生物學家Gene Hunt領導的研究團隊找到了一類完美的實驗對象：介形蟲（ostracods）。

介形蟲：極端的性選擇

介形蟲是一類不起眼的甲殼類動物，它們已經在地球上生存了將近5億年，演化出超過7萬個物種。乍看上去，這種生物就像一粒粒小種子，而仔細觀察之後，就會發現它們更像是包裹在堅硬環殼裡的蝦。雌、雄介形蟲有著醒目的體型差異：雄性明顯更長，這是因為它們需要容納碩大的生殖器，以釋放更多、更具活力的精子。更加驚人的是，它們的精子展開後的長度，相當於自身體長的6倍。其中一些物種殼內三分之一的空間，都被生殖器官所佔據。

造成這一現象的，正是極端的性選擇。為了贏得交配這場戰爭，很多動物都演化出了額外的武器：例如孔雀羽毛、麋鹿的角，或者是像鴨子、海豚以及介形蟲等動物一樣，長出形態怪異或是體積驚人的生殖器和精子。

由於不同物種間易於區分、雌雄個體體型差異明顯，且雄性個體大小能直接反映生殖器大小，介形蟲成了研究性選擇如何影響物種滅絕速率的絕佳材料。

一種介形蟲cypideis salebraso的雌性（上）和雄性個體（下）。為容納性器官，雄性個體的外殼更加狹長（陰影部分）。

實驗：10倍的滅絕速率差異

為了探究這種雌雄性別差異較大的物種是否比其他物種更難適應環境的變化，Hunt與合作者利用了大量來自史密森尼國家自然歷史博物館、南密西西比大學、路易斯安那州立大學的以及他們自己收集的化石。

研究團隊觀察的標本涵蓋了93個生活在距今大約8500萬至6500萬年前（白堊紀晚期）的介形蟲物種，他們詳細測量了超過6000個個體的外殼形狀及尺寸。結合它們所處地層的年代，數據清晰地呈現出性選擇程度與物種存活時間之間的聯繫：性別差異最大，也就是性選擇最強的物種平均倖存時間只有160萬年，而那些雄性在交配戰爭中花費最少的物種，在地球上存活的平均時間有1550萬年——近乎前者的10倍。

橫軸表示介形蟲物種的性別差異程度，縱軸表示年代。右邊顏色更溫暖的圓點代表性別差異更大的物種，更大的圓點表示分布範圍更廣的物種。在Trachyleberididae科中，可以明顯地看到，性別差異更大的物種化石記錄在地層中的持續時間更短。

這篇論文的第一作者Fernandes Martins說：「短期而言，性選擇有利於個體，它們可以產下更多的後代。但從長遠角度考慮，性選擇會帶來問題。如果你在繁殖上投入太多，你將無力應對其他類型的環境變化。」

橫軸表示雄性與雌性體型大小差異，縱軸為兩者形狀的差異。圖中圓點所處區域的顏色，表示該物種的滅絕速率。可以看出，體型、形狀差異越明顯，滅絕速率越快。

如果這一結論同樣適用於其他體型更大、生殖周期更長的動物，這是否意味著雄性體型更大的象海豹、長著漂亮羽毛的孔雀被宣判了死刑？需要指出的是，這項研究的結論目前只適用於介形蟲，性選擇對其他動物的影響仍不清楚。「我們還不能回答這個問題，」Martins說，「這只是一項研究。」

這篇論文的通訊作者Hunt說，如果這一點也適用於其他物種，在評估某一物種面對環境威脅的脆弱性時，保育生物學家就有必要考慮性別差異的影響。「如果將大量的能量用於繁殖會使得古代物種很難適應變化的環境，同樣的情況也可能適用於我們現在正關心的物種」，他說。

研究論文：

參考鏈接：

https://www.theatlantic.com/science/archive/2018/04/males-penises-ostracods-extinction-sexual-selection/557756/

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