中文字幕欧美乱伦|手机AV永久免费|澳门堵场日韩精品|日本性爱欧美激情|蜜桃狠狠狠狠狠狠狠狠狠|成人免费视频 国|欧美国产麻豆婷婷|99久久久国产精品福利姬喷水|婷婷内射精品视频|日本欧洲一区二区

澎湃Logo
下載客戶端

登錄

  • +1

進(jìn)化的邏輯︱小蝌蚪找媽媽?那只是童話

史鈞
2023-06-09 18:34
來(lái)源:澎湃新聞
? 科學(xué)城邦 >
字號(hào)

總的來(lái)說(shuō),以數(shù)量取勝的動(dòng)物大都缺少親代撫育行為,數(shù)量太大本身就是難以克服的障礙。但這并不是說(shuō)昆蟲(chóng)父母壓根就不為后代著想,事實(shí)上許多昆蟲(chóng)都會(huì)盡到力所能及的責(zé)任。

根據(jù)昆蟲(chóng)的覓食特征,動(dòng)物學(xué)家將它們分為植食性昆蟲(chóng)、寄生性昆蟲(chóng)和捕食性昆蟲(chóng)三大類。不同的昆蟲(chóng)的產(chǎn)卵行為也有所不同,以寄生性昆蟲(chóng)為例,它們需要將卵產(chǎn)在寄主身上,好讓后代一出世就能吃到美味的食物,但不希望一出世就遇到競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,所以雌蟲(chóng)在產(chǎn)卵前會(huì)先探測(cè)宿主是否已經(jīng)被寄生,只有沒(méi)有被寄生的宿主,才是優(yōu)秀的宿主,否則它們就會(huì)繼續(xù)尋找新的空白宿主。

除此之外,雌蟲(chóng)還會(huì)對(duì)宿主的可寄生性進(jìn)行全方位考察,比如宿主的果實(shí)顏色是否合適、是否成熟,以及植株大小、鮮嫩程度、發(fā)育時(shí)期等,只有在合適的宿主身上產(chǎn)卵,才能保證后代的生活質(zhì)量。像是柑桔潛葉蛾的幼蟲(chóng),它比較偏好幼嫩的樹(shù)葉,雌蟲(chóng)就會(huì)特意選擇在枝梢產(chǎn)卵,因?yàn)槟抢锏臉?shù)葉最為鮮嫩可口,營(yíng)養(yǎng)也最豐富。也就是說(shuō),盡管多數(shù)昆蟲(chóng)都沒(méi)有照顧后代的行為,但它們還是會(huì)努力為后代創(chuàng)造良好的生活環(huán)境。

還有些昆蟲(chóng)開(kāi)發(fā)出一種奇特的技術(shù),作為親代撫育的有效替代手段,可以保障后代快速成長(zhǎng),那就是“變態(tài)發(fā)育”。

在動(dòng)物界,沒(méi)有親代撫育的物種要繁衍下去,必須具備幾個(gè)基本特征:一是數(shù)量巨大,經(jīng)得起高死亡率的損耗;二是自主生活能力極強(qiáng),剛到這個(gè)世界就會(huì)自主覓食;三是快速成長(zhǎng),能趕在被天敵吃掉之前就性成熟、交配,進(jìn)入下一輪生殖循環(huán)——就算不能快速成長(zhǎng),也要找個(gè)安全的地方躲起來(lái)慢慢長(zhǎng)大。

變態(tài)發(fā)育可以同時(shí)滿足以上幾個(gè)條件。

昆蟲(chóng)的發(fā)育模式千奇百怪,大致可以分為完“不完全變態(tài)發(fā)育”和“全變態(tài)發(fā)育”兩大類型。

不完全變態(tài)發(fā)育是指昆蟲(chóng)發(fā)育過(guò)程經(jīng)過(guò)卵、幼蟲(chóng)和成蟲(chóng)等三個(gè)時(shí)期,代表有蜻蜓和蝗蟲(chóng)等,幼蟲(chóng)不但形態(tài)與成蟲(chóng)類似,生活方式也與成蟲(chóng)相同。比如蝗蟲(chóng)幼蟲(chóng)個(gè)頭雖小,卻可以到處跳躍飛行,乃至遍地成災(zāi)。

完全變態(tài)發(fā)育則要經(jīng)過(guò)卵、幼蟲(chóng)、蛹和成蟲(chóng)等四個(gè)時(shí)期,代表有蜜蜂、蝴蝶和蠶等。在幼蟲(chóng)和成蟲(chóng)之間,無(wú)論行為還是形態(tài),都存在極大差異,因此叫作“完全”變態(tài)。

變態(tài)發(fā)育——無(wú)論哪種模式,都是“以量取勝”的生育策略的結(jié)果。

邏輯是這樣的:既然采用了數(shù)量取勝策略,雌蟲(chóng)就不得不產(chǎn)下大量卵子,以致每個(gè)卵子的體積都很小,無(wú)法為幼體發(fā)育提供充足的營(yíng)養(yǎng)。幼蟲(chóng)孵化之后,必須自力更生、盡快長(zhǎng)大才行,而盡快長(zhǎng)大需要攝入大量食物,所以幼蟲(chóng)絕大多數(shù)時(shí)間都在進(jìn)食,就像蠶寶寶那樣,一直在吃桑葉。

為了完成大吃特吃的任務(wù),幼蟲(chóng)的身體結(jié)構(gòu)往往相對(duì)簡(jiǎn)單,只要能略作移動(dòng),連續(xù)進(jìn)食就可以了。除了食物供應(yīng),幼蟲(chóng)連安全問(wèn)題也自己解決,有的通過(guò)毛毛刺威脅天敵,有的通過(guò)偽裝色隱蔽起來(lái)——自主解決食物和安全兩大難題,昆蟲(chóng)幼蟲(chóng)可能是自然界最省心的寶寶。

當(dāng)幼蟲(chóng)發(fā)育為成蟲(chóng)以后,主要任務(wù)就不再是進(jìn)食,而是尋找配偶生育后代。隨著任務(wù)的改變,它們的身體結(jié)構(gòu)也需要作出相應(yīng)調(diào)整,以便遠(yuǎn)距離快速移動(dòng),比如飛行或者跳躍,蜜蜂蝴蝶等成蟲(chóng)的樣子和幼蟲(chóng)幾乎判若兩類。

以上就是昆蟲(chóng)變態(tài)發(fā)育的根本邏輯。在昆蟲(chóng)從蟲(chóng)卵到成蟲(chóng)的全程發(fā)育過(guò)程中,都沒(méi)有父母的身影,但父母已經(jīng)在基因中為后代設(shè)計(jì)了完美的發(fā)育程序。

一些脊椎動(dòng)物也采用“以量取勝”策略,它們會(huì)為后代提供某種形式的保護(hù),但采取變態(tài)發(fā)育的很少。青蛙就屬于脊椎動(dòng)物中的這種特例,不過(guò)它的變態(tài)發(fā)育的邏輯和昆蟲(chóng)不太一樣。

我們知道,青蛙是兩棲動(dòng)物。兩棲的意思是,它們需要經(jīng)過(guò)水生到陸生的轉(zhuǎn)變,幼體往往在水中生活,成體則到陸地生活。兩種完全不同的生態(tài)環(huán)境,對(duì)身體結(jié)構(gòu)提出了截然不同的要求——幼體在水中生活時(shí),可以像魚(yú)一樣,用腮在水中呼吸、游泳和捕食。而成體需要適應(yīng)陸地生活,身體結(jié)構(gòu)就必須做出重大調(diào)整,以便四處跳躍,來(lái)去自如。所以它們也需要變態(tài)發(fā)育。

兩棲動(dòng)物大多在水中進(jìn)行體外受精,春天池塘里滿是黑壓壓的小蝌蚪,就是一個(gè)“以量取勝”的直觀證據(jù)。但你絕不會(huì)看到有青蛙父母照顧它們,它們也根本不需要父母照顧——小蝌蚪找媽媽的故事只是童話,事實(shí)上青蛙是沒(méi)有親代撫育的。

只有少數(shù)兩棲動(dòng)物會(huì)照顧后代。比如負(fù)子蟾為環(huán)境所迫,會(huì)將受精卵背在后背孵化。在負(fù)子蟾的生活環(huán)境中很難找到穩(wěn)定的水源,這倒逼它們改變了整個(gè)生育策略——而由于后背面積有限,很難再以數(shù)量取勝,它們不得不朝著以質(zhì)量取勝的方向演化。

魚(yú)類主要進(jìn)行體外受精,無(wú)親代撫育的比例也較高。雌魚(yú)和雄魚(yú)會(huì)在發(fā)情季節(jié)同時(shí)向開(kāi)闊水域排卵和排精,根本無(wú)所謂誰(shuí)和誰(shuí)配對(duì),它們都是逃逸競(jìng)賽的贏家,代價(jià)是要排出遠(yuǎn)超實(shí)際需要的生殖細(xì)胞。

以翻車魚(yú)為例。成年翻車魚(yú)在交配季節(jié)可以產(chǎn)下3億枚魚(yú)卵,散入海水中四處飄散。這么多的魚(yú)卵自然會(huì)吸引大量天敵前來(lái)覓食,好在魚(yú)卵數(shù)量驚人,總有一些可以逃出生天。在后代完全自生自滅的情況下,一條雌性翻車魚(yú)一個(gè)生育季節(jié)大約可以留下30多個(gè)后代,盡管比例極低,但與大型哺乳動(dòng)物相比,這個(gè)數(shù)據(jù)已經(jīng)非??捎^了。

另一個(gè)以數(shù)量取勝的典型是海龜,它們的后代同樣無(wú)需親代照顧。有些雌海龜會(huì)在沙灘上產(chǎn)下200多枚卵,孵化之后,小海龜成群結(jié)隊(duì)沖向大海,一大半在途中就成了海鳥(niǎo)的食物。就算到了海里,也還會(huì)有一批成為魚(yú)類的食物,好在不至于全軍覆沒(méi),最后總有幾只可以長(zhǎng)到成年。

采用“以量取勝”生育策略的動(dòng)物,雌雄兩性對(duì)婚配制度都抱無(wú)所謂的態(tài)度,反正也不指望對(duì)方幫什么大忙,只要身體健康可以交配就行,所以它們多數(shù)奉行多夫多妻制。

起初,動(dòng)物界流行以量取勝的生育策略,生得多、死得快,大家聽(tīng)天由命,流浪生死。但隨著自然選擇的推進(jìn),“以質(zhì)取勝”的時(shí)代終于到來(lái),這是一條完全不同的進(jìn)化道路。

我們不妨打個(gè)比方,假設(shè)這兩種生育策略是兩家彩票投注站?!耙再|(zhì)取勝”的投注站幾乎每注必中,投資回報(bào)率接近100%;“以數(shù)取勝”的投注站則回報(bào)率極低,無(wú)限接近于零,必須大量投注才有所收益。不難想象,前者一旦出現(xiàn),彩民便會(huì)蜂擁而至。同樣地,在動(dòng)物界,以質(zhì)取勝的生育策略一旦出現(xiàn),就會(huì)產(chǎn)生巨大的誘惑,進(jìn)而直接改變動(dòng)物的撫育行為:一方面,由于后代數(shù)量較少,父母完全有能力給予它們照顧;另一方面,以質(zhì)取勝的后代相對(duì)精致,不像昆蟲(chóng)幼蟲(chóng)那樣四處亂爬、到處亂啃,它們需要父母更多的照料才能更好地存活。

那么,父母中誰(shuí)來(lái)照料呢?就像上一篇專欄說(shuō)的,依據(jù)“跑得快”原理,體內(nèi)受精的雌性在逃逸競(jìng)賽中天然處于劣勢(shì),這讓不得不它們成為親代撫育的主力軍。具體我們下一期再說(shuō)。

-----

史鈞,生物學(xué)博士,專注于進(jìn)化論領(lǐng)域的科普寫(xiě)作,已出版多部科普作品,其中《其實(shí)你不懂進(jìn)化論》獲得第十六屆文津獎(jiǎng),并入圍2020年中國(guó)好書(shū)。生命的進(jìn)化是符合邏輯的過(guò)程,底層邏輯就是自然選擇,在此基礎(chǔ)之上,又衍生出了許多其他邏輯,共同構(gòu)成了一個(gè)復(fù)雜的理論體系。本專欄將對(duì)這一理論體系進(jìn)行深度梳理,詳細(xì)介紹其中的各種邏輯關(guān)系,討論生命的本質(zhì),理解生命的意義。

 

    責(zé)任編輯:單雪菱
    校對(duì):欒夢(mèng)
    澎湃新聞報(bào)料:021-962866
    澎湃新聞,未經(jīng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載
            查看更多

            掃碼下載澎湃新聞客戶端

            滬ICP備14003370號(hào)

            滬公網(wǎng)安備31010602000299號(hào)

            互聯(lián)網(wǎng)新聞信息服務(wù)許可證:31120170006

            增值電信業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)許可證:滬B2-2017116

            ? 2014-2025 上海東方報(bào)業(yè)有限公司

            反饋