Developmental Plasticity in Sexual Roles of Butterfly Species Drives Mutual Sexual Ornamentation
《科学》杂志1月7日报道了耶鲁大学研究人员的一个非同寻常的研究,一种非洲的蝴蝶Bicyclus anynana,将幼虫在寒冷、干旱的环境中饲养,成熟的雌性个体会积极的向雄蝶求爱;在湿润和温度较高的环境中饲养,雄蝶会扮演传统的性别角色,展示其翅膀上的斑纹向雌蝶求爱.
耶鲁大学生态学和进化生物学系的博士后,此篇文章的共同作者Kathleen L. Prudic称,在发育过程中的温度经历改变了这些蝴蝶的行为.
那些在较低温度下发育成熟的雌蝶积极向雄蝶求爱,一旦交配成功,就能存活的更久;而在较高温度下发育成熟的雌蝶在求偶过程中则处于被动状态.
这项研究始于生态学和进化生物学系的Prudic和Antonia Monteiro教授产生的疑问---为什么这种蝴蝶的雌性个体的翅膀上也有跟雄性一样美丽的眼点斑纹?大多数蝴蝶的雄性个体拥有精致复杂、颜色鲜艳的性别修饰,并以此来吸引雌性,而雌性作为拥有选择权的一方,一般色彩黯淡。研究人员推测也许不同的环境条件影响了蝴蝶的求偶行为.他们分别在17°C和27°C的环境中饲养了蝴蝶的幼虫并观测其行为.
与期望相同,在高温高湿环境中成熟的雌蝶与非洲本地雨季的雌蝶一样,更倾向于与性别修饰明显的雄蝶交配.然而,在低温和干燥的气候条件下,性别角色发生了颠倒.雌蝶担任了求爱者的角色,向挑剔的雄蝶展示她们拥有眼点斑纹的翅膀.科学家们研究了这些眼点斑纹---这些斑纹反射人眼不可见的紫外光---发现求爱雌蝶翅膀上的斑纹比相同季节的雄蝶更明亮,也比高温条件下成熟的雌蝶的斑纹明亮.
Prudic认为在交配中雄性蝴蝶不仅给奉献出了精子,也为雌性提供了营养.在非最佳繁殖时期(如干燥低温),雄蝶的这些"礼物"能延长雌蝶的寿命.雌蝶为了得到这些"礼物"安然度过旱季,就要尽可能的与更多的雄蝶交配.另一方面,雄蝶在将自己的资源给谁这个问题上会变得更加谨慎,因为一旦将"礼物"送出,他们自己的寿命就会缩短.只有带着明亮眼点斑纹的雌蝶才有更多的机会吸引雄蝶.
摘要:
Current explanations for why sexual ornaments are found in both sexes include genetic correlation, same sex competition, and mutual mate choice. In this study, we report developmental plasticity in mating behavior as induced by temperature during development in the butterfly Bicyclus anynana. Males and females reciprocally change their sexual roles depending on their larval rearing temperatures. This switch is correlated with a change in mating benefits to females and costs to males. The discrete seasonal environments, wet season and dry season, are known to produce the two developmental forms and as a consequence impose alternating, symmetrical patterns of sexual selection, one season on male ornaments, the following season on female ornaments. Thus, reciprocal selection through time may result in mutual sexual ornamentation.