酷搜科技 科技杂谈 神奇的雌雄同体:一不小心 “老婆”变成“老公”

神奇的雌雄同体:一不小心 “老婆”变成“老公”

雄鱼就是雄鱼,雌鱼就是雌鱼。

呃,你可能觉得这是一句废话嘛。

确实,在人类的世界里,说这句话好像毫无意义,但放在鱼类的世界里,这句话就不一般了。

01、金黄龙头鱼:闺蜜变配偶

如果你看过纪录片《蓝色星球2》,相信你一定会对里面这样一个情节印象深刻。

有一只头顶突出、身体强壮的雄性金黄突额隆头鱼(Semicossyphus reticulatus),似乎掌握着绝对的权利,控制着一群“后宫”们。

神奇的雌雄同体:一不小心 “老婆”变成“老公”
金黄突额隆头鱼(Semicossyphus reticulatus),图片来源:Wikimedia

但在后宫之中,一只 10 岁的雌性隆头鱼悄然躲进了自己的巢穴,进行“闭关”。

经历了几个月的变化,它的脑门更加突出,身体变得更加巨大,体内的雄性生殖系统发育成熟,成为了一条雄性隆头鱼。

这只刚刚成为雄性的隆头鱼,比原来的雄性首领更加强壮。

它向原首领发起了挑战,经过一番激战,原首领落败,新变成雄性的隆头鱼,获得了统治权。

原来的“姐妹”们,成为了它的配偶。

这种性别转变外加权利斗争的大戏,在隆头鱼的世界里,再平常不过了。

02、鱼类的世界,雌雄同体

金黄突额隆头鱼能够进行这样的一场性别转变,是因为,它们是一种雌雄同体的鱼。

雌雄同体就是说一个生物体内,有雄性和雌性两套生殖系统。

这样的生物、既可以是雄性、也可以是雌性,或者在某些情形下是雄性、在某些情形下是雌性。

放眼生物界,雌雄同体其实不是什么罕见的现象。

比如阿氏偕老同穴,这种玻璃大楼一样的海绵,就是一种雌雄同体的动物。

还有小区花坛里的蚯蚓,它们也是雌雄同体的生物。

在鱼类当中,至少有 500 种鱼是雌雄同体的[1],金黄突额隆头鱼就是其中之一。

金黄突额隆头鱼的情况是顺序性雌雄同体中的雌性先熟。

也就是说,它们的性别先是雌性,在达到某个条件下,比如雄性首领突然死亡了,或者雌性长到一定的年龄、体型了,性别就会发生转变。

除了金黄突额隆头鱼,其他种类的隆头鱼、以及许多种类的鹦嘴鱼,都属于这种雌性先熟的雌雄同体。

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雌性先熟的新月锦鱼(Thalassoma lunare),图片来源:Wikimedia

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鹦嘴鱼(Scarus ghobban),图片来源:Wikimedia

那有没有雄性先熟,之后会变成雌性的鱼呢?

当然有,这就要说到我们的第二对主角了,小丑鱼。

尼莫的爸爸变成了妈妈?小丑鱼的故事,我们可以从一部动画片说起。

在《海底总动员》里,小丑鱼爸爸把孩子尼莫弄丢了,踏上了寻找尼莫的旅程。

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小丑鱼(Amphiprion ocellaris),图片来源:Wikimedia

但假如这件事真的发生在自然界中,故事是这样的:

一天早上,小丑鱼发现孩子尼莫不见了,于是爸爸离开了海葵家园去寻找尼莫,找着找着,爸爸就变成了妈妈……

这是因为,小丑鱼是一种典型的雄性先熟的雌雄同体鱼类。

小丑鱼以族群的形式生活在海葵里,利用海葵有毒的触手保护自己(小丑鱼对这种毒液免疫)。

小丑鱼在出生之后,都会先成为雄性,只有族群中最大的那只雄鱼会变成雌性,成为鱼群的领袖。

因为海葵里的生存空间有限,有些小丑鱼(比如下图中的克拉克小丑鱼)族群中只有最大的雄性和雌性是“繁殖鱼”,只有它们能产生精子和卵子。

其他的雄性小丑鱼都是不参与繁殖的“非繁殖鱼”[2]。

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海葵中的克拉克小丑鱼(图片来源:Wikimedia)

一旦族群中的雌性领袖死亡了,剩下鱼群中的最大的雄性会变成雌性,取代原来的首领。

所以,动画片里的尼莫妈妈不见了,它的爸爸作为繁殖鱼,应该是最大的雄性,它就会变成一条雌鱼。

除了小丑鱼,还有很多鱼类也都是雄性先熟的,比如澳大利亚尖吻鲈 ( Lates calcarifer )、金头鲷 ( Sparus aurata ) 和黑棘鲷 ( Acanthopagrus schlegeli )等等等等。

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雌性先熟的金头鲷 ( Sparus aurata ) ,图片来源:Wikimedia

之所以会出现这样的现象,科学家推测,有一种可能是,对于某些鱼类来说,一旦长到一定尺寸,成为某种性别是有优势的[3]。

比如对于像小丑鱼这样的鱼来说,大的雌性比小雌性更能生育。

所以在体型比较小的时候作为雄性传播精子,在体型长大之后孕育卵子更有效率。

03、安能辨我是雌雄

无论是金黄突额隆头鱼,还是小丑鱼,它们都有一个特点,那就是,由雌变雄或者由雄变雌之后,就不能再变回去了。

其实在雌雄同体中还有一类,它们可以在雌性和雄性之间来回变化。

比方说,珊瑚虾虎鱼中的一些种类,它们一生中的大部分时间都躲在珊瑚礁的缝隙里面,很少外出行动。

这样“宅”的鱼寻找伴侣的机会不多,所以能够来回变换性别对它们的繁殖来说就非常重要了,只要两条鱼相遇,它们就能配成一对。

还有蓝带虾虎鱼,它们会根据自己的社会地位改变性别。

在一个群体中,如果一条鱼属于从属地位,表现出从属于别的鱼的行为,那它就会变成雌性。

假如它表现出主导性,或者不打算服从于其他的鱼,那就会成为雄性[4]。

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蓝带虾虎鱼(Lythrypnus dalli),图片来源:Wikimedia

04、性别太容易变化,也有缺点?

对于包括人类在内的哺乳动物和鸟类来说,性别是由染色体决定的,但放眼动物界,还有其他决定性别的方法。

比方说,很多种类的鱼,性别是由温度决定的。科学家发现,对温度决定性别的鱼类来说,全球变暖可能会给它们带来大麻烦,水温的微弱变化,就可能会引起雌雄比例的严重变化。

水温上升1到2摄氏度,就可能让雄性:雌性的比例从原来的1:1变化成3:1,这样的变化可能危害这些鱼类的繁衍[5]。

除了温度,环境中的化学污染物、还有水体酸度的变化都可能会影响鱼类的性别。

它们会影响鱼类胚胎中芳香化酶的活性,芳香化酶对于鱼类的性别决定起着至关重要的作用。

比如,在一项研究中,科学家就发现,城市废水中极其微量的雌性激素(包括天然的和人工合成的雌性激素)会对鱼类的繁殖产生影响。这些雌性激素会让一些雄鱼变成“双性鱼”,这可能会让这个鱼群彻底崩溃[6]。

其实,人们对于化学污染物对海洋中鱼类性别的影响研究还比较少。

我们的行为会在多大程度上影响鱼类性别比例,会不会造成某些鱼类的灭绝,我们还不得而知。

但就如普渡大学的 Professor Maria Sepulveda 所说的,很少有人研究并不意味着它不是一个问题[7]。

人类大量排放的污染物,可能已经给一些鱼群带来了灭顶之灾。

虽然,在人类看来,鱼类这种改变性别追寻爱情的现象有些奇怪,但这也是海洋爱情的一部分。

希望,人类海洋中这种特殊的浪漫,不要因为人类的污染而消失。

参考文献:

[1] Pandian, TJ. Genetic Sex Differentiation in Fish. Boca Raton, FL: Science Publishers. 2012.

[2] Buston, P. M. Territory inheritance in clownfish. Proceedings of the Royal Society B. 2004, 271: s252–s254.

[3] Avise JC, Mank JE. Evolutionary perspectives on hermaphroditism in fishes. Sex Dev. 2009;3(2-3):152-63. doi: 10.1159/000223079. Epub 2009 Aug 10. PMID: 19684459.

[4] Rodgers EW, Early RL, Grober MA (2007). "Social status determines sexual phenotype in the bi-directional sex changing bluebanded goby Lythrypnus dalli". J Fish Biol. 70 (6): 1660–1668.

[5] Ospina-Alvarez N, Piferrer F. Temperature-dependent sex determination in fish revisited: prevalence, a single sex ratio response pattern, and possible effects of climate change. PLoS One. 2008 Jul 30;3(7):e2837. doi: 10.1371/journal.pone.0002837. PMID: 18665231; PMCID: PMC2481392.

[6] Kidd KA, Blanchfield PJ, Mills KH, Palace VP, Evans RE, Lazorchak JM, Flick RW. Collapse of a fish population after exposure to a synthetic estrogen. Proc Natl Acad Sci U S A. 2007 May 22;104(21):8897-901. doi: 10.1073/pnas.0609568104. Epub 2007 May 21. PMID: 17517636; PMCID: PMC1874224.

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