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雌性对雄性的选择是相关性状进化的驱动力

2020-12-29 20:37 218 查看 https://blog.51cto.com/1506945

【来自本实验室的一篇文章】

如果根据雌雄性之间共有的性别特征来选择配偶,那么雌雄对配偶的选择可能是一样的(mutualmate choice)。但是这种共同的选择会在多大程度上驱使表型变化?如果雌雄两性在选择配偶中都倾向于选择相同的表型特征(比如不管男女,都喜欢找智商高的作为配偶),那么这种选择会对该表型的进化产生怎样的影响?雌雄两性对选择的反应是否一致?本研究使用人工选择,研究果蝇(Drosophilaserrata)的表皮碳氢化合物(CHCs)这一表型在面对来自雌雄两性的共同选择时的变化过程。经过10代的人工选择,CHCs这一表型在两性中发生了显著的变化,但是与之相关的适应性结果却在两性中表现了很大的差异。在雄性中的改变在基因层面上导致了雄性求偶成功率的增加;尽管雌性中也出现了表型改变,不过对雌性求偶成功率却没有影响。这说明,雄性对雌性的性选择可能更多是和环境相关的,而不是和遗传有关。因此,和雌性对雄性的选择相比,雄性对雌性的选择可能对本物种的进化没有起太大作用

由求偶而造成的性选择一直被人们视为表型多样性的一个重要因素。不过目前很多对性选择的研究都是集中于雌性对雄性的性选择。那么雄性对雌性的性选择在多大程度上影响种群的表型多样性呢?在有些物种中,一些表型特征会成为雌性两性共同的选择目标。这种共同的选择会增强或者抑制该表型在种群中的表现。

理解这种性选择的关键是找出相关性状背后的基因关系。之前的研究已经显示了雌性的性选择是如何提高雌性的适应性的,比如雌性会选择那些更会照顾子代的雄性作为交配对象,或者具有某些优秀性状的雄性,通过这种选择,雌性能够提升后代质量。与雌性相比,雄性在子代上付出要少的多,所以雄性对雌性的选择可能更加直接,仅仅会选择那些生育能力高的雌性作为交配对象。所以,正是因为这种雌雄在择偶策略上的差异,即便一个表型是雌雄共同的选择目标,那么他们选择的方式和代表的意义可能也是不同的。

通过传统定量遗传学的方法来研究表型、基因型和适应度的关系,能够帮助我们了解雌雄性选择差异。但是对适应度的测量是一个很棘手的问题。通过人工选择以及在之后去除这种选择后表型变化,能够很好地衡量出适应度。本研究就是通过多代人工选择来研究果蝇中性选择性状、求偶成功率和适应度之间的关系。CHCs是果蝇的一种信息素,有多种成分组成,在果蝇求偶中发挥了重要作用。在雌雄果蝇之间,对CHCs的选择压力和选择方向有很大不同。通过人工行为对CHCs加以最大的选择压力,以此来验证与CHCs相关的性吸引的进化过程。

结果

性拮抗选择

通过对CHCs的表型和求偶成功率的研究证实,在两性之间求偶选择确实是表型进化的驱动力。不过,对CHCs的选择在两性间存在差异,对雄性的选择要比对雌性的选择强。选择方向有存在不同,有些CHCs组分受雌性喜欢,但是受雄性厌恶(比如5,9-C25:2),反之,有些受雄性喜欢,受雌性厌恶(比如5,9-C29:2)。这说明虽然CHCs是同时受到雌雄两性的选择,但是受到的选择压力不同,选择方向也不一定相同。

通过对雄性的人工选择,10代之后,群体中雄性相关的CHCs明显偏离原始值并呈现增高趋势;而与雌性相关的CHCs或者与两性均相关的CHCs也偏离原始值,但是呈现减低趋势。通过对雌性的人工选择,10代之后,群体中与雌性相关的CHCs或者与两性均相关的CHCs增高,而与雄性相关的CHCs的降低。

A:在雄性个体中,对雄性施加的选择压力(ML1,ML2)促使相关性状进化,而对雌性个体(FL1,FL2)和雌雄两性(MS1,MS2)同时施加的选择压力没有促使雄性个体性状进化;B:在雌性个体中,对雌性个体(FL1,FL2)和雌雄两性(MS1,MS2)同时施加的选择压力都促使了雌性个体相关性状进化,而对雄性施加选择压力,没能促使雌性相关性状改变。

那么对CHCs的人工选择,会不会造成求偶成功率的改变?本研究发现,雄性的人工选择显著增加了雄性个体的求偶成功率;而对雌性个体的人工选择,则没有发现影响到雌性个体的求偶成功率

对一个表型的人工选择通常会以牺牲其他表型为代价。那么对CHCs的人工选择会影响到其他表型吗?本研究在经过了10代人工选择之后,去除了人工选择,发现CHCs的表型退回到了之前的状态,这也就意味着,不管是雄性还是雌性,CHCs表型的人工选择减弱了其他某些表型的适应性,CHCs和这些表型之间存在拮抗行为。

此外,本研究还继续深入了解了导致两性差异的遗传基础,发现雄性CHCs的改变主要来自于低频等位基因,而雌性CHCs的改变主要是由于中等频率等位基因发挥了更大的作用。这也就意味着,雌性个体在面对选择压力时,能够有更快的适应,而雄性个体对选择压力的适应则比较慢。这也就是图1中FL的变化趋势比ML变化更加灵敏。

总结

虽然说在serrata果蝇中有些性状是被雌雄两性共同选择的,但是它们背后的遗传机制却是不同的。对于雄性,表型的改变明显提升了雄性个体的求偶成功率,而一旦去掉了选择压力,由于受到其他表型适应性的拮抗作用,该表型又迅速退回到之前的状态。而对于雌性,表型的改变却没有增加求偶成功率,这也就意味着在雌性中,CHCs的进化可能不会受到雄性的择偶选择压力。而对雄性而言,CHCs的表型可能会反映出其基因组的信息和基因的质量,为此雌性对雄性的选择压力可以给雌性个体的后代带来益处。本研究也在一定程度上解释了为什么雌性的第二性征不如雄性的第二性征普遍。

 

===一个通俗易懂的不恰当解释===

在成功找到对象的男女中,发现其情商整体水平比单身男女情商的整体水平高。表面上看,男人和女人都喜欢找情商高的对象,但实际上并不一定。男人找的对象情商高,并不是意味着男人真的喜欢情商高的女人,还可能是导致情商高的某些基因会使得女人更漂亮,所以男人真正喜欢的是外表漂亮的女人;而女人找情商高的男人,就是因为他情商高,懂得关爱子女,照顾家庭。所以,对于整个人群来说,群体情商的提高,主要是因为女人对男人的选择,这种选择是有遗传基础的。



=== THE END ====

文献来源:Gosden, T. P., Reddiex, A. J., & Chenoweth, S. F. (2018). Artificial selection reveals sex differences in the genetic basis of sexual attractiveness. Proceedings of the National Academy of Sciences, 115(21), 5498-5503.


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