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“自私”的基因能使个体更加“照顾”和自己基因组成相似的亲戚:家燕能够帮助亲戚喂养雏鸟,雄孔雀则会兄弟几个一起开屏,增大被雌性关注的机会。近日,来自牛津大学动物学系爱德华·格雷研究所的一个研究小组发现,果蝇兄弟在争夺交配资源时,不仅相互更“文明”,对雌性的伤害更小,所得的后代也更多。研究结果今天发表在《自然》杂志上[1]

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当亲缘关系近的雄性共同追求某雌性时,会降低求偶婚配过程中对雌性的伤害,后代的数量和存活率也更高。图片来自视频截图。

托马索·皮扎里(Tommaso Pizzari)实验室的研究人员选取了一批同父同母的雄蝇,每三只(AAA)一组,单独相处2~3天。随后,三兄弟将被带去与一只和它们同龄,但没有亲缘关系的雌蝇共处。研究者观察记录果蝇们的行为、寿命、繁殖期、产卵的数量和后代的存活率。与兄弟组作对照的是每组三只没有亲缘关系的雄蝇(ABC),或两只亲兄弟和一只“外人”分为一组(AAB)。

“我们的研究表明,相比没有亲缘关系的雄性,当有亲缘关系的雄性在为争取雌性竞争时,雄性活得更长,而雌性也繁殖得更成功。随着雌性衰老,雄性间的亲缘关系貌似也深远地影响了后代的存活力。“ 皮扎里教授在接受果壳网采访时介绍道。

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相比于没有亲缘关系(紫、蓝、绿)的雄性,当果蝇“兄弟”(紫色)在为雌性竞争时,雄性间竞争程度减小,对雌性更温柔;最终雄性活得更长,雌性也繁殖得更成功。随着雌性衰老,后代的存活力也下降得更慢。图片来源:Pitnick et al., (2014)Nature.

在性别战争之中,雄性为了得到更多的交配机会,不仅相互之间打斗得很凶残,还常常会把硝烟扩散到雌性身边:雄性豆象(一种甲虫)满是刺的交配器让交配过程对于雌性来说痛苦不堪,有些果蝇的精液中含有让雌性性冷淡或者折寿的化学物质,类似的还有我们的许多灵长类“亲戚”的阴茎刺[2]。被战火殃及的雌性可能会因此降低对交配的兴趣,从而其它的雄性趁虚而入的机会就会变小。可是当竞争者是亲兄弟的时候呢?缩小战火也许就能多赢。

在这次试验中,与三个亲兄弟婚配的雌蝇不仅能够繁殖的时间更长,后代数也更多。不仅如此,研究人员们还统计了各组后代的存活率,因为这在一定程度上能够间接反应受精卵的质量——养殖条件相同时,受精卵的质量越高,生存力也会越强。介于雌蝇可生育的时期往往在十天左右,他们对比记录了一周前后生下的后代从卵发育到成虫的阶段中的存活率,如此描绘雌蝇生育力衰退的过程。结果发现,与亲兄弟婚配的雌蝇衰老得更慢。

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和亲缘关系近的雄蝇(AAA)交配的雌蝇的后代数(图a)和能繁殖的天数(图b)都显著高于和非亲缘(ABC)交配的雌蝇,同时繁殖衰老速度也更慢,在繁殖期的一周内产下的后代存活率(图d)也更高。图片来源:Pitnick et al., (2014)Nature.

“就目前我们所了解的来看,这是第一次有研究详细探讨了雄性间的亲缘关系是否会影响对雌性的伤害。”皮扎里教授评论道,“不过,之前的研究也表明在别的一些物种中,雄性亲戚也会相互合作以赢得雌性。”

至于雄性,兄弟间的争斗要明显少于有外人的组,但他们与雌蝇的交配频率也少于其他组。研究人员们推测,更少的争斗和交媾频率可能是减缓雌性衰老的原因之一,但具体机制尚待研究,目前没有从雌性的行为上看出精液成分的不同。

 “果蝇们也许能够通过嗅觉识别自己的亲戚,比如识别角质上的烃类。”他解释道。 “性选择是雄性相互竞争的原始推动力,最终会伤害雌性。而我们的结果表明,当雄性之间具有亲缘关系时,亲缘选择可能会缓冲性选择的威力。” ——在实验中,果蝇对兄弟的谦和可能会让外人乘虚而入:研究人员对AAB组果蝇的后代进行了“亲子鉴定”,发现其中外人的后代超过了三分之一,甚至接近一半。

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不同组别的雄蝇中,亲缘关系近的组(AAA)打架的频率(图a)更低,但交配次数(图b)也更低。Pitnick et al., (2014)Nature.

这个有趣的发现是亲缘选择的又一案例。但同时,考虑到自然状态下的果蝇不太可能遇见类似情形,这些行为是否是人工选育过程中进化出来的呢?“我们打算跟进这些结果,更深入地实验探究内在的机制。”皮扎里教授说道。