雌性果蝇的射精行为与交配潜伏期或雄性是否存在无关,无论采用何种测量方法

《Ecology and Evolution》:Ejaculate Ejection by Female Fruit Flies Does Not Correlate With Mating Latency or Male Presence, Irrespective of How Ejection Is Measured

【字体: 时间:2025年10月09日 来源:Ecology and Evolution 2.3

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  交配前与交配后性选择在果蝇中的关联及环境因素影响研究,通过分析交配延迟与射精行为指标(延迟、数量、比例等)发现无显著相关性,雄性存在与否对射精行为亦无影响,强调需结合多指标评估交配后性选择。

  性选择是自然界中一种重要的进化机制,它在交配前和交配后两个阶段都发挥着关键作用。交配前的性选择通常由雄性之间的竞争以及雌性对雄性的偏好驱动,而交配后的性选择则主要体现在雌性对精子的筛选行为上。在许多物种中,交配后的性选择通常通过“精子弹射行为”来衡量,即雌性在交配后是否选择性地将部分精子排出体外,从而影响其后代的遗传组成。然而,关于交配前和交配后性选择之间的关联性,以及交配后的环境如何影响精子弹射行为的研究仍然有限。本文以果蝇(*Drosophila melanogaster*)为研究对象,探讨了交配前偏好与交配后精子弹射行为之间的关系,并分析了交配后环境中雄性的存在是否会影响雌性的精子弹射行为。

果蝇的交配行为具有高度的可塑性和多样性。雄性会进行复杂的求偶行为,而雌性则通过评估这些行为来选择配偶。交配延迟(mating latency)是衡量雌性交配前偏好的一种常用指标,通常与雄性的条件和求偶能力相关。例如,雄性条件较好的个体往往能够更快地获得雌性的交配许可,表现出较短的交配延迟。交配后的性选择则通过雌性对精子的处理行为体现,例如弹射精子的延迟时间(ejection latency)、弹射精子的倾向(ejection likelihood)、弹射的精子数量(number of sperm ejected)以及保留的精子数量(number of sperm retained)。然而,尽管这些指标被广泛使用,它们之间的相关性及是否能准确反映雌性对精子的选择偏好仍存在争议。

在本研究中,我们首先测试了交配延迟与交配后精子弹射行为之间的关系。结果表明,交配延迟与精子弹射延迟、弹射的精子数量、保留的精子数量以及弹射比例之间均无显著相关性。这一发现暗示了交配前和交配后的性选择可能相互独立,甚至存在一定的分离。此外,我们还发现,精子弹射延迟与弹射数量或保留数量之间也不存在显著相关性。相反,雌性在弹射更多精子的同时,也会保留更多的精子,这主要是因为雄性在交配过程中转移的精子数量存在差异。这一现象说明,仅凭单一指标难以准确衡量交配后的性选择,而需要综合考虑多种因素,如弹射延迟、弹射比例和精子总数等。

接下来,我们探讨了交配后环境中是否存在其他雄性是否会影响雌性的精子弹射行为。根据以往的研究,雌性在与新雄性交配时,可能会更快地弹射先前雄性的精子,以增加遗传多样性。然而,我们的实验结果显示,无论交配后环境中是否存在其他雄性,雌性的精子弹射行为均未发生显著变化。这可能与实验中所使用的雄性类型有关,例如,实验中的雌性与竞争对手雄性来自不同的基因型,这可能影响了雌性对雄性的吸引力判断。此外,实验中采用的是直接接触而非气味模拟的方式,这可能导致雌性对雄性的感知受到干扰,从而影响其行为表现。

最后,我们分析了不同精子弹射行为指标之间的相关性。结果表明,弹射延迟与弹射数量、保留数量和弹射比例之间均无显著相关性。这表明,不同指标可能反映了不同的生理机制或行为策略,因此在研究交配后的性选择时,不能简单地将它们视为可互换的测量方式。我们建议在分析雌性精子弹射行为时,应同时考虑弹射延迟和弹射比例等指标,以更全面地理解其选择机制。此外,我们还指出,在某些物种中,精子可能被雌性吸收或降解,因此在这些系统中,弹射比例可能被高估,需要谨慎解读。

本研究的结果对于理解性选择的复杂机制具有重要意义。性选择不仅涉及交配前的偏好,还可能影响交配后的精子筛选行为。然而,交配前和交配后的性选择可能并不总是协同作用,而是独立进行的。这种分离可能解释了某些性选择特征的持续存在,即即使雌性在交配前偏好某些雄性,它们在交配后可能并不偏好这些雄性的精子。因此,研究性选择时需要综合考虑多个指标,并明确区分不同行为背后的驱动因素,如雌性主动选择或雄性主导的性特征。

本研究的另一个重要发现是,精子弹射行为的测量指标可能受到雄性总精子数量的影响。例如,雄性如果转移了更多的精子,雌性可能会弹射更多的精子,而这一现象可能与雄性的精子数量而非其质量相关。因此,在评估雌性对精子的选择偏好时,仅测量弹射的精子数量可能无法准确反映其偏好方向,而应结合弹射比例进行分析。此外,精子弹射行为可能受到环境因素的影响,例如交配后是否存在其他雄性,或者是否存在食物等资源。这些因素可能改变雌性对精子的处理方式,从而影响其选择行为。

综上所述,本研究揭示了果蝇交配前和交配后性选择之间的复杂关系。交配前的偏好并不总是与交配后的精子弹射行为一致,而精子弹射行为的测量指标也存在相互独立的情况。因此,在研究性选择时,需要采用多种指标并综合分析,以避免单一指标可能带来的误导。此外,交配后环境中雄性的存在可能对精子弹射行为产生影响,但这一影响在果蝇中并未得到验证,可能与实验设计或雄性类型有关。未来的研究可以进一步探讨不同环境条件如何影响雌性精子弹射行为,并结合更多物种的数据,以更全面地理解性选择的普遍规律。
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