气候变暖影响下,这种动物或将面临“性别失调”
2021-12-30 11:02:57 来源:
每至春夏,地中海里一些青春期的虾们就会做出虾生的重要决定:变为女儿身,助力种群的繁衍大业。而谁也没想到,气候变暖改变了水质,变性过程将受到阻碍,雌性会越来越少,小虾的王国也可能面临危机。
吃下小药丸让雄虾变雌
在地中海海域,居住着故事的主人公——藻虾属的Hippolyteinermis,俗称海草虾。这种小虾总体来说不甚起眼。然而,科学家逐渐发现,这些小家伙着实有些古怪之处。
在正常条件下,海草虾会自然发育为雄性,但也可以从雄性转变为雌性。变性的现象在海洋中不算稀奇,海洋中的性别转变,不管是雄性转变为雌性还是雌性转变为雄性,都不失为一种保持生殖优势的策略。
一般来说,序列性雌雄同体(指在生命历程中会改变性别)的动物在性别发生转变的阶段,通常具有双性性腺——拥有转变的基础才能响应激素的调控,改变性别。但令人迷惑的是,海草虾的成年雄性个体内没有卵精巢(具有卵巢和精巢性腺细胞的双性性腺),它们的雄性性腺也不会受到卵巢分泌的荷尔蒙影响,更没有雌性性腺芽。
为了解开海草虾性别转变的秘密,科学家耗费了很长时间追踪海草虾群,发现海草虾的雌性中有来源于两种截然不同的虾生轨迹的个体。代号阿尔法的雌性个头较大,由性成熟的雄性个体转变而来,另一类代号贝塔的雌性海草虾个头比较小,在性成熟时就是雌性,从未经历过性别转变。两种雌性的生长速度和性成熟时间也不同,阿尔法雌性是雄性在冬季转变过来的,而贝塔雌性到了夏季才性成熟。这样分明的季节与性别的关联让科学家意识到,很可能是季节变化相关的环境因素影响了雌性的发育过程。
研究者分析海草虾的肠道内容物后发现,雄性和阿尔法雌性的饮食结构,与贝塔雌性有明显差异。雄性和阿尔法雌性以微藻、大型藻类、苔藓植物和有孔虫为生,而贝塔雌性主要以硅藻为食,这当然与它们性成熟时所处的季节有关。而贝塔雌性饮食结构中主流的盾卵形藻小型变种在夏天爆发,跟贝塔雌性出现的时间点非常契合。科学家猜想,这种硅藻可能与仔虾的虾生选择有关。经实验室和野外研究,科学家确认,这种硅藻中的某种代谢产物可以促进仔虾雄性性腺快速凋亡,随后一类数量较少的未分化细胞就会快速分化成雌性性腺,这只虾就变为了雌性。
春季出生的仔虾在未经世事的时候做出选择成为贝塔雌性,不仅改变了个体的一生,对种群也非常重要。贝塔雌性虽然不如阿尔法雌性的个头大,但科学家发现,虾群在每年春季和秋季分别有一小一大两次生育高峰,其中,贝塔雌性在九月交配产卵,是秋天生育高峰的主力军,它们的出现维持了种群中合适的雌雄比例,对种群繁衍至关重要。
至此,海草虾的性别发育模式总算有了一些清晰的逻辑。科学家推测,海草虾很可能采取了一种幼虫多型的策略,即后代中包括不同发育模式的幼虫。在夏天发育的幼虾借助周围丰沛的硅藻义无反顾地成为贝塔雌性,并在秋季大量产卵。而出生于秋冬的幼虾没有环境的影响,会循规蹈矩地成为雄性,长大成年之后再考虑变成阿尔法雌性的事情。科学家认为,海草虾费尽周折,既是受到食物来源季节性变化的影响,也是为了抵抗周围其他十足目动物和鱼类带来的生存压力,是自然界又一审时度势、努力生存的好榜样。
海洋酸化让硅藻失效
研究海草虾几十年的科学家已经开始担心这个物种的安危。随着二氧化碳排放增加,海洋环境逐渐酸化,对大量生物都带来了影响,海草虾群的变性大师盾卵形藻也不例外。科学家从海水中提取了这种硅藻,并在实验室中培养它们。他们发现,当水体的pH值从8。2降到7。7后,盾卵形藻掌握的变性术似乎失去了作用。
研究者收集了pH8。2和pH7。7水体中生长的硅藻,喂给海草虾幼虾。用pH8。2条件下生长的硅藻喂养25天后,海草虾的雌性比例能达到63。4±;2。8%,而用pH7。7条件下生长的硅藻喂养却只得到36。3±;5。9%的雌性,这几乎与不吃硅藻的阴性对照组雌性占比(31。7±;5。6%)相差无几。也就是说,pH7。7条件下培养的硅藻无法再给予海草虾变性的能力。可能是硅藻改变了自身的代谢反应,诱导雄性性腺凋亡的神秘物质也发生了变化。联想到自然环境中的情况,贝塔雌性可能因此大幅减少,海草虾不知耗时多久摸索出的变性之法就将这样莫名其妙地被剥夺了。
每至春夏,地中海里一些青春期的虾们就会做出虾生的重要决定:变为女儿身,助力种群的繁衍大业。而谁也没想到,气候变暖改变了水质,变性过程将受到阻碍,雌性会越来越少,小虾的王国也可能面临危机。
吃下小药丸让雄虾变雌
在地中海海域,居住着故事的主人公——藻虾属的Hippolyteinermis,俗称海草虾。这种小虾总体来说不甚起眼。然而,科学家逐渐发现,这些小家伙着实有些古怪之处。
在正常条件下,海草虾会自然发育为雄性,但也可以从雄性转变为雌性。变性的现象在海洋中不算稀奇,海洋中的性别转变,不管是雄性转变为雌性还是雌性转变为雄性,都不失为一种保持生殖优势的策略。
一般来说,序列性雌雄同体(指在生命历程中会改变性别)的动物在性别发生转变的阶段,通常具有双性性腺——拥有转变的基础才能响应激素的调控,改变性别。但令人迷惑的是,海草虾的成年雄性个体内没有卵精巢(具有卵巢和精巢性腺细胞的双性性腺),它们的雄性性腺也不会受到卵巢分泌的荷尔蒙影响,更没有雌性性腺芽。
为了解开海草虾性别转变的秘密,科学家耗费了很长时间追踪海草虾群,发现海草虾的雌性中有来源于两种截然不同的虾生轨迹的个体。代号阿尔法的雌性个头较大,由性成熟的雄性个体转变而来,另一类代号贝塔的雌性海草虾个头比较小,在性成熟时就是雌性,从未经历过性别转变。两种雌性的生长速度和性成熟时间也不同,阿尔法雌性是雄性在冬季转变过来的,而贝塔雌性到了夏季才性成熟。这样分明的季节与性别的关联让科学家意识到,很可能是季节变化相关的环境因素影响了雌性的发育过程。
研究者分析海草虾的肠道内容物后发现,雄性和阿尔法雌性的饮食结构,与贝塔雌性有明显差异。雄性和阿尔法雌性以微藻、大型藻类、苔藓植物和有孔虫为生,而贝塔雌性主要以硅藻为食,这当然与它们性成熟时所处的季节有关。而贝塔雌性饮食结构中主流的盾卵形藻小型变种在夏天爆发,跟贝塔雌性出现的时间点非常契合。科学家猜想,这种硅藻可能与仔虾的虾生选择有关。经实验室和野外研究,科学家确认,这种硅藻中的某种代谢产物可以促进仔虾雄性性腺快速凋亡,随后一类数量较少的未分化细胞就会快速分化成雌性性腺,这只虾就变为了雌性。
春季出生的仔虾在未经世事的时候做出选择成为贝塔雌性,不仅改变了个体的一生,对种群也非常重要。贝塔雌性虽然不如阿尔法雌性的个头大,但科学家发现,虾群在每年春季和秋季分别有一小一大两次生育高峰,其中,贝塔雌性在九月交配产卵,是秋天生育高峰的主力军,它们的出现维持了种群中合适的雌雄比例,对种群繁衍至关重要。
至此,海草虾的性别发育模式总算有了一些清晰的逻辑。科学家推测,海草虾很可能采取了一种幼虫多型的策略,即后代中包括不同发育模式的幼虫。在夏天发育的幼虾借助周围丰沛的硅藻义无反顾地成为贝塔雌性,并在秋季大量产卵。而出生于秋冬的幼虾没有环境的影响,会循规蹈矩地成为雄性,长大成年之后再考虑变成阿尔法雌性的事情。科学家认为,海草虾费尽周折,既是受到食物来源季节性变化的影响,也是为了抵抗周围其他十足目动物和鱼类带来的生存压力,是自然界又一审时度势、努力生存的好榜样。
海洋酸化让硅藻失效
研究海草虾几十年的科学家已经开始担心这个物种的安危。随着二氧化碳排放增加,海洋环境逐渐酸化,对大量生物都带来了影响,海草虾群的变性大师盾卵形藻也不例外。科学家从海水中提取了这种硅藻,并在实验室中培养它们。他们发现,当水体的pH值从8。2降到7。7后,盾卵形藻掌握的变性术似乎失去了作用。
研究者收集了pH8。2和pH7。7水体中生长的硅藻,喂给海草虾幼虾。用pH8。2条件下生长的硅藻喂养25天后,海草虾的雌性比例能达到63。4±;2。8%,而用pH7。7条件下生长的硅藻喂养却只得到36。3±;5。9%的雌性,这几乎与不吃硅藻的阴性对照组雌性占比(31。7±;5。6%)相差无几。也就是说,pH7。7条件下培养的硅藻无法再给予海草虾变性的能力。可能是硅藻改变了自身的代谢反应,诱导雄性性腺凋亡的神秘物质也发生了变化。联想到自然环境中的情况,贝塔雌性可能因此大幅减少,海草虾不知耗时多久摸索出的变性之法就将这样莫名其妙地被剥夺了。
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