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利維坦按:
多數海馬雖然是一夫一妻制,并且以感情牢固著稱,但最近的研究表明,它們的關系并沒有之前科學家們宣稱的那麽穩定。這項研究的主要作者、中國東海水産科學研究院研究員張東表示,如果強行非開海馬夫婦,那麽雌性一方也會另覓新歡。
(onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jfb.14867)
研究人員将雄性和雌性直立海馬(Hippocampus erectus)放入一個水槽中。在它們交配後,雄性被移到另一個水槽中,分開 4 天,并放入另一隻雄性,與雌性形成新的配對。在爲了确保實驗的準确性而重複進行了最後一次配對之後,他們将所有海馬放入同一個水槽中,觀察雌性會選擇哪隻雄性。該團隊總共進行了 24 對不同海馬交配伴侶的實驗。
他們發現,幾乎在所有情況下,雌性都沒有明顯偏好她們最初的伴侶。雖然研究人員承認,這可能是因爲雌性在分開幾天後無法認出她的伴侶,但更可能的情況是,強制分離期間,雄性之間的競争關系得到了平衡。研究人員還指出,海馬夫婦需要經常通過複雜的舞蹈完成彼此的儀式性問候,如果這種舞蹈中斷了(比如被迫分離),那麽雌性海馬就會考慮其他的雄性伴侶。
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人類夫妻可以從海馬身上學到很多東西。
這些海洋奇迹會共度一段美好時光。它們調情,一起遊泳,交配。其餘的時間,它們各行其是,在海洋中漂流,悠閑地吃飽喝足。但它們确實期待着再次相聚。
就在日出後不久,雄性和雌性海馬互相靠近,輕輕摩擦着彼此的鼻子,然後開始繞着對方旋轉。它們中的許多都會發出誘人的咔嗒聲。這些伴侶優雅地前後搖擺,仿佛随着水下音樂的節奏起舞。它們夢幻般地擁抱在一起,仿佛忘記了時間。
然而,愛情對海馬來說可能是危險的。在跳舞時,海馬會釋放荷爾蒙,導緻它們的僞裝逐漸消失。這使得它們身體的顔色發生變化,并且開始發光,皮膚圖案的對比變得更加明顯。研究人員推測,這就是海馬表達交配意願的方式。
海馬的求偶之舞。© BBC
舞蹈也是一種誘惑的手段。交配前,求愛可能需要幾個小時。最後,雌性發出信号表示她已經準備好了。她遊向水面,将鼻子指向天空,并像一根棍子般筆直地伸展身體——這種姿勢對雄性來說是不可抗拒的。雄性海馬将下巴壓在胸前,尾巴像彈簧刀一樣開合。這使得他能夠将水注入他的育兒袋中,向他心愛的雌性海馬展示它的育兒袋有多麽寬敞。
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不久,雌性海馬和雄性海馬緊緊依偎在一起,随着海水漂流。它們的鼻子和腹部觸碰在一起,由于身體的姿勢曲線,使它們看起來像一個心的形狀。随後,奇妙的事情發生了。
雌性海馬的腹部出現一根管狀物,看起來有點像陰莖,即所謂的産卵管(ovipositor)。愛情場面達到高潮時,雙方欣喜若狂地擡起頭,弓着背,雌性海馬将卵子注入到雄性海馬的育兒袋中,而雄性海馬的精子最終和卵子結合成受精卵。
之後,這對恩愛夫妻分居了。它們身體的顔色和圖案恢複如初。雄性海馬會晃動着自己,以确保受精卵滑入育兒袋的有利位置。雌性海馬通常會遊走外出覓食。對于準爸爸來說,懷孕的艱難時刻現在開始了。
長期以來,科學家們一直在試圖搞清楚爲什麽在海馬界懷孕的是雄性。直到最近,一種解釋才浮出水面。
2001 年,紐約市立大學布魯克林學院(Brooklyn College)進化生物學教授托尼 · 威爾遜(Tony Wilson)和他的同事們證明,懷孕的雄性海馬可以爲其育兒袋中的胚胎提供營養 [ 1 ] 。
與此同時,雄性海馬的懷孕過程越來越像雌性哺乳動物。例如,雄性海馬的免疫系統可以保護胚胎免受感染。基爾亥姆霍茲海洋研究中心(GEOMAR)的科學家目前正在研究與海馬懷孕有關的雄性育兒袋的微生物組(共生細菌)。準父親通過育兒袋将其微生物組轉移到胚胎中,從而增強後代的免疫系統。
此外,懷孕的雄性海馬會排出胚胎産生的廢料,并爲其提供富含營養的高能量脂肪。氣體交換使胚胎能夠呼吸。
雄性海馬從育兒袋中娩出海馬寶寶。© George Grall
不過,仍然有一個疑問,即雌性的卵子如何由雄性受精。生物學家曾經認爲雄性會直接在它們的育兒袋中使卵子受精。然而,研究人員在管海馬(Hippocampus kuda)身上發現了一個有趣之處:由于它們的輸精管末端在育兒袋外,雄性無法将精子儲存在育兒袋中。長吻海馬(Hippocampus guttulatus)和歐洲海馬(Hippocampus hippocampus)也無法在它們的育兒袋中使卵子受精,這在解剖學上是不可能的。
那麽,精子是如何到達卵子的呢?
英國謝菲爾德大學(the University of Sheffield)動物學教授威廉 · 霍爾特(William Holt)是海馬繁殖方面的專家。他解釋說,就管海馬而言,雄性海馬在交配時會排出精液,但育兒袋的開口距輸精管末端約 4 毫米。
" 很難想象精子如何遊那麽遠而不迷失在海裏,因爲它們速度實在太慢了," 霍爾特說," 我們推測,當雌性用産卵管将卵子轉移到雄性育兒袋時,她也會從海水中收集精子,因此精子會與卵子一起進入育兒袋。" 霍爾特認爲,其他海馬物種的受精很可能也以同樣複雜的方式進行。
在水中 " 收集 " 精子?聽起來很奇怪。爲什麽海馬會在求偶和交配上花費如此多的精力?爲什麽雌性海馬不能像幾乎所有其他雌性魚類一樣簡單地在水中産卵,然後讓雄性海馬自己在水中使卵受精?
管海馬的繁殖行爲似乎不合邏輯而且荒謬——這就好比獵人的步槍已經上膛,卻把它扔向雄鹿而不是直接開槍射擊一樣。
德國康斯坦茨大學(the University of Konstanz)進化生物學教授阿克塞爾 · 邁耶(Axel Meyer)微笑着說:" 自然界并非所有過程都是完美高效的。進化不是從一張白紙開始的,而是充分利用已有的資源。"
他解釋說,進化不像 " 工程師一樣精确,而是通過反複試錯來進行的 "。有機體必須在每一代中發揮作用,這意味着進化過程是建立在偶然性的基礎上的。" 這就是爲什麽基因組中存在随機突變,這些突變是作爲先決條件被傳遞下來的。"有些變化非常緩慢,而有些則根本不會。
© National Geographic
邁耶表示,自然界仍然存在一些 " 設計上的缺陷 "。例如,信天翁的翼展可以達到 11 英尺(3.35 米),這使得它們十分沉重,以至于有時在降落時會折斷脖子。" 即使是我們人類的構造也并非百分之百的完美。我們氣管和食道之間距離過近,無疑會增加窒息死亡的風險。"
達爾文于 1869 年提出了 " 适者生存 " 的概念,該術語源自英國哲學家和社會學家赫伯特 · 斯賓塞。" 達爾文将這一原理應用于同一物種的個體," 邁耶解釋道," ‘适者’這個詞不應該讓你聯想到健身房。" 在自然界中,決定性因素是與同代人的繁殖成功率相比,一個個體擁有多少後代。" 适應度(Fitness)的衡量标準是樣本基因組與其在給定群體中的競争相比,生存和繁殖成功的相對機會。"
邁耶等科學家認爲,雄性海馬輸精管的開口位置不佳,可以證明雄性海馬的懷孕是小步緩慢進化的,而非是從一開始就設計好的。
更大的謎團是關于海馬的一夫一妻制。隻有 3% 的哺乳動物存在持久的伴侶關系,而在兩栖動物、爬行動物和魚類中,持久伴侶關系的數量則更少。然而,大多數海馬是永不背叛對方的模範夫妻。它們不僅有深情的求偶,而且在維護關系方面投入了大量時間與精力,共同參與各種活動。
在許多海馬物種中,夫妻每天都會聚在一起相互問候和跳舞。行爲科學家認爲,海馬通過這些儀式來加強它們的聯系,而性行爲在其中起到的作用較小。這些夫妻通常終身相伴。
海馬建立了牢固的夫妻關系,通常它們會終身相伴。在日本,海馬被稱爲 " 竜の落とし子 "(たつのおとしご),直譯爲 " 龍的私生子 ",不過海馬的長相的确比較符合龍的形象。© BluePlanetArchive/Steven Kovacs
在古老的傳說中,如果其中一位伴侶被網纏住,另一位海馬絕不會離棄它,而是會自願跟随進入囚禁之網。水族館管理員講述,如果一隻海馬死亡,它的伴侶在接下來的幾天内也常常會死去。是不是因爲悲傷使得幸存的寡婦或鳏夫,失去了繼續生存下去的意願呢?
海馬獨特的繁殖方式引發了另一個問題:懷孕的是雄性海馬,那爲什麽雌性海馬不将卵子分配給盡可能多的伴侶,就像動物界中大多數雄性分配精子一樣呢?
一根狗的陰莖骨,箭頭所指爲尿道溝。© wikipedia
海象的陰莖骨。© Rafael Osona Auctions
一些靈長類動物、狗,乃至鲸魚,它們都有陰莖骨,可以使它們永久勃起,這意味着它們可以連續與多個不同的伴侶交配。與此形成鮮明對比的是,大多數雌性海馬仍然忠于其伴侶,并且在伴侶分娩并準備好再次懷孕之前不會再次交配。
爲什麽大多數海馬至死都忠貞不渝呢?
" 總的來說,我們對動物界一夫一妻制的起源知之甚少," 蘇黎世大學(the University of Zurich)進化生物學家安娜 · 林德霍爾姆(Anna Lindholm)說。不過,有充分證據表明,在進化過程中,這種現象在幾個物種中獨立出現。
2019 年的一項研究表明 [ 2 ] ,草原田鼠、箭毒蛙和水鹨基因組中 24 個基因與一夫一妻制行爲密切相關。據推測,這種模式也可能存在于海馬基因組中。然而這一發現仍然不能完全解釋一夫一妻制的目的。
雄性海馬分娩的場景還是蔚爲壯觀的。© Tenor
" 持久的夥伴關系之所以有益,是因爲在某些物種中,隻有父母雙方都參與照顧後代,後代才能存活到成年," 林德霍爾姆解釋道。例如,鹳、狼和海狸。這個解釋可能已經很清楚了,但卻不适用于海馬,因爲它們的寶寶出生後就會自己遊走,不會得到父母的任何支持。難到海馬隻是比其他生物更具有愛的能力?
進化生物學家對此表示懷疑。不過,海馬的一夫一妻制确實賦予了它們一個重要的優勢。懷孕的雄性可以确定,它們的育兒袋中隻攜帶着自己的生物後代,而沒有任何競争者所謂的 " 布谷鳥蛋 "(布谷鳥最大的特征是 " 不自己營巢和孵卵 ",而是将卵産于大葦莺、灰喜鵲、棕扇尾莺等鳥類巢中,一般幼雛在 10 天左右就能迅速孵化,随後本能地把其他蛋用背部推出巢外砸爛、直到剩下自己一個,而被選中的這些鳥父母則把根本不是親生的、還是殺害自己兒女兇手的布谷鳥幼雛當做 " 唯一幸存的子女 " 來養育。編者注)。
以鲑魚爲例,在領地雄性或 " 正式父親 " 交配成功後,其他的雄性經常會閃現并在雌性的 " 巢 " 中釋放精子。然而,如果雄性海馬的精子(至少對于管海馬而言)沒有直接沉積到育兒袋中,那麽它們懷孕的确定性有多大呢?
其他雄性海馬是否也可以加入它們的精子呢?霍爾特否認了這一點。管海馬的繁殖策略确實賦予了它們一定程度的确定性。" 當海馬交配時,它們彼此靠得很近。" 沒有競争者能夠介入其中。" 此外,雄性的育兒袋在幾秒鍾後會再次關閉,因此無法注入更多的卵子," 霍爾特強調說。" 不可能有多個雄性來受精雌性的卵子,也不可能有多個雌性來将卵子注入到雄性的育兒袋中。" 這是一筆公平的交易。
專家們表示,許多海馬實行一夫一妻制的主要原因在于其他方面。大多數海馬生活在地廣人稀的栖息地中,但它們遊泳速度較慢,并且根據物種的不同,其中一些海馬非常罕見。
" 由于海馬不可能長途跋涉尋找配偶,因此任何可用的性伴侶對于雄性和雌性來說都是寶貴的資源,不會輕易放棄,"邁耶說," 盡管種群内成員密度較低,但由于持久的伴侶關系,它們仍可以有效地傳遞其基因。"
雄性魚體型明顯小于雌性,在交配過程中,雄性會用牙齒咬住雌性的身體,最終,雄性與雌性完成皮膚和血液的融合。現有的記錄顯示,一條雌性魚身上竟然附着了八條雄性魚……© DSM Observer
邁耶談及了深海魚(Anglerfish,又名琵琶魚)的極端情況。在廣闊的黑暗中,魚很少會遇到它的同類。如果雄性魚偶遇雌性,他絕對不會挑剔。他會立即附着在雌性魚身上……起初,這對夫妻的皮膚會生長在一起,後來甚至連循環系統也融合在了一起。雄性的颌骨逐漸退化,最終與雌性生物體融合。邁耶解釋說,在某些深海鮟鱇魚中,雄性的身體完全分解,隻剩下了睾丸。
這聽起來不像是一場夢幻般的婚禮,但的确很難想象比這更親密的關系了……
對于熱戀的海馬來說," 已婚夫妻 " 每天都會練習伴舞技巧,以及更長的婚禮舞蹈,以确保雌性的卵子能夠在技術上準确地傳遞到雄性的育兒袋中。專家們推測,這也使它們能夠調整受性激素驅動的生殖周期。因此,雌性的下一批卵子會在她的 " 丈夫 " 完成上一批幼仔的分娩後成熟。
丹尼斯豆丁海馬。一般爲橘色,尾環顔色較爲深,體長隻有 2.2 公分,可謂十分小巧了。© Wikipedia
俗話說,條條大路通羅馬——或者說通向成功的繁殖。實際上,并非所有的海馬都是忠誠可靠的。一隻不安分的雌性丹尼斯豆丁海馬(Hippocampus denise)被證明總是四處忙碌。
科學家們觀察了她的繁殖行爲。這隻迷你海馬與兩隻雄性 " 同時約會 "。她和兩者一起跳婚禮舞蹈并交配。這種生物學上的優勢在于她減少了失去伴侶和所有幼仔的風險。這隻精明的海馬采取了股市投機者青睐的策略,沒有把所有的雞蛋放在同一個籃子裏!
膨腹海馬。© Wikipedia
一些雄性海馬甚至特别花心。
生活在澳大利亞和新西蘭的膨腹海馬(Hippocampus abdominalis)不尋求持久的伴侶關系。相反,它們幾乎與任何附近的雌性交配 [ 3 ] 。這與生物學家提出的 " 因爲稀缺而忠誠 " 的理論十分契合,因爲膨腹海馬生活在比大多數其他物種更小的區域内。
許多其他種類的海馬——無論是否有浪漫的婚禮舞蹈——在水族館的喧嚣中都有自己的一席之地。如果有足夠的伴侶,一些雄性海馬每天會與多達 25 隻不同的雌性海馬交配。
" 道德,意味着機會的匮乏 ",人類的這句名言,或許也适用于海馬。
© Imgur
參考文獻:
[ 1 ] onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/bies.20626
[ 2 ] www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.1813775116
[ 3 ] www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2714888/
文 /Till Hein
譯 / 腐竹與瘦竹
校對 / 兔子的淩波微步
原文 /nautil.us/seahorse-love-works-in-mysterious-ways-389285/
本文基于創作共享協議(BY-NC),由腐竹與瘦竹在利維坦發布
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