為了驗證「世紀之謎」，生物學家在無人島釋放了一群蜥蜴
不同環境，動物表現不同行為可以促進自然選擇嗎？科學家們一直認為答案是肯定的，但苦於缺乏支持這一想法的經驗數據。前哈佛大學教職Jonathan Losos和他的博後研究員Oriol Lapiedra在《Science》發文，為這一觀點提供了實驗證據。
一個多世紀以來，科學家們已經意識到自然選擇對動物的外表有著深刻的影響——例如，需要長時間在地面奔跑的蜥蜴比棲息在樹上擅長攀爬的同類腿長。
不同環境，動物表現不同行為可以促進自然選擇嗎？科學家們一直認為答案是肯定的，但苦於缺乏支持這一想法的經驗數據。前哈佛大學教職Jonathan Losos和他的博後研究員Oriol Lapiedra在《Science》發文，為這一觀點提供了實驗證據。
目前在聖路易斯華盛頓大學任職的Losos教授與羅德島大學（University of Rhode Island）和加州大學戴維斯分校的研究人員在巴哈馬的無人島上首次釋放了一小群蜥蜴，這些冷血動物非常害羞，存活率完全取決於島上的食肉動物。
「作為生物學家，當我們描述動物時，我們將它們的遺傳組分稱為基因型，將外在看到的部分稱為表型，」Lapiedra說。「傳統上，如果我們關注表型，我們注意的是形態和生理，但是，表型的另一個維度是『行為』。實際決定動物如何與環境交互的是行為方式，它是動物面對新生態挑戰生存的一個重要因素。例如，在全球氣候變化背景下，行為將在確保動物存活方面起相應作用。」
令人驚訝的是，竟然沒有已知報道在野生動物種群和自然界中測試這一想法。Lapiedra想到了一種生活在加勒比群島上的小型蜥蜴。廣泛地生物研究發現，這些蜥蜴雖然喜歡棲息在低矮的植被上，但是它們必須在陸地上覓食，暴露會增加它們被其他捕食性蜥蜴物種吃掉的機會。
「這裡有一個折衷的方案，」Lapiedra說。「蜥蜴需要到地面才能獲取食物，但是那裡有捕食者，那麼，假設地面沒有捕食者，那些更大膽或願意冒險的動物就會頻繁來到地面，它們也會因此獲得更多食物，有更多後代。」
「反過來，當地面充滿捕食者時，」他接著說。「勇敢的蜥蜴會被更頻繁地獵殺。這是一個非常簡單的邏輯，可惜到現在我們都沒拿出證據證明自然選擇對個體差異行為的影響作用。」
在巴哈馬一塊只有幾百平方英尺的島嶼上（最近的一次颶風摧毀了島上所有蜥蜴），Lapiedra和同事從周圍地區捕獲了數百隻蜥蜴，並對蜥蜴進行「人格測試」以評估它們的冒險行為——將它們放在小實驗圍欄中，研究人員通過追蹤他們在離開避難所之前的等待時間來估計它們探索周圍環境的意願。根據數據結果，每隻蜥蜴都有一個從非常勇敢到非常害羞之間的得分，這就是它們獨一無二的「α標籤」，類似於「寵物狗牌」。
「我們選擇了八個小島。在其中4個小島上釋放蜥蜴的本土捕食者，卷尾蜥蜴（curly tailed lizards），在另外4個小島上實驗蜥蜴們可以獲得它們想要的任何食物，並無需擔心地面掠食者。最後，我們計算這些島嶼上更願意冒險生存的蜥蜴後代數量，」
「在有掠食者的島嶼上，我們預期更勇敢的蜥蜴會花費很多時間在地面上活動，並且更容易受到捕食者攻擊，幾個月後，我們回到島上，發現確實如此。」
這項研究的作者還發現，不同形態特徵對行為的影響平行於自然選擇。這是一個特別令人興奮的結果，因為它表明自然選擇是一個複雜的過程，可以同時塑造不同表型（包括行為和外部形態）。
除了證明這些廣為人知的觀點，研究指出，自然選擇和進化還能驅動生理變化，不過這還需要進一步研究。
「通常，人們認為動物的勇敢或害羞取決於環境，但是我們在這一領域的研究發現，實際並非如此，」Lapiedra說。「越來越多證據表明，有些動物無論如何都是大膽或害羞的，揭開這些行為特徵的由來和變化有助於我們理解動物如何處理環境變化。」
儘管表型性狀來自自然選擇壓力，但是我們尚不清楚後代是否能夠遺傳這些性狀。
「適應新環境挑戰少不了自然選擇，」Lapiedra說。「但是，自然選擇的存在並不意味著『進化』。行為的一致性變化是否具有遺傳性？比如，勇敢的蜥蜴會擁有更勇敢的後代嗎？到目前為止，我們還沒有證據能證明這一點。我們可以說，某些表型在某些條件下比其他物種存活得更好，但這並不一定意味著進化。」
Lapiedra和同事們正在收集島上出生的蜥蜴後代的基因樣本，他們希望利用基因工具鑒定後代是否從父母那裡繼承了勇敢或害羞的本性。
「我們已經積攢了2年的數據，」他說。「希望能證明『行為也是可遺傳的』或者『能在某一個方向上發生改變』。這些數據將為『行為是否驅動進化』提供直接證據。」
原文標題
Predator-driven natural selection on risk-taking behavior in anole lizards
TAG:生物通 |