竞争环境对黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）雄性择偶偏好稳定性的影响研究

本研究发现，黑腹果蝇（D. melanogaster）雄性在经历竞争环境（暴露于竞争对手）后，其交配前（precopulatory）和交配后（postcopulatory）对大体型、高繁殖力雌性的择偶偏好均未发生改变。该研究通过行为学实验结合子代产出分析，表明雄性择偶策略在竞争压力下具有稳定性，为性选择理论中雄性选择（male mate choice）的进化维持机制提供了关键证据。

　　

引言

雄性择偶行为在多个物种中被证实具有重要的进化意义，其通常表现为对具有高繁殖力或高生育力特征的雌性个体的偏好。这种偏好可发生在交配前阶段（precopulatory），如雄性对特定雌性表现出更多的求偶行为；也可发生在交配后阶段（postcopulatory），即所谓“隐性择偶”（cryptic male choice），例如通过差异性地分配精子或精液成分。雄性择偶行为能够影响种群遗传多样性和适应性进化速率，因此理解其变异驱动因素至关重要。

雄性竞争（male-male competition）被认为是影响雄性择偶偏好的关键因素之一，但其具体效应可能存在两种相反的方向：一方面，竞争加剧可能促使雄性将更多资源投入较少但高质量的交配中，从而强化择偶偏好；另一方面，若挑剔可能导致交配机会的丧失，竞争则可能削弱偏好。已有实证研究在不同物种中支持了这两种假说，例如竞争增强了真菌甲虫和园蛛中对高繁殖力雌性的偏好，但却削弱了食蚊鱼和三刺鱼中的偏好。

在黑腹果蝇中，雄性对大体型雌性的偏好已被广泛记录。雌性体型与繁殖力呈正相关，因此这种偏好可为雄性带来直接和间接的适合度收益。尽管该偏好存在遗传变异，但其可塑性较弱，不受雄性体质或先前性经验的影响。然而，竞争是否影响此种偏好尚不明确。已有研究表明，感知竞争可改变雄性的求偶和交配行为：暴露于竞争对手的雄性求偶启动延迟、交配时间延长，且精液蛋白转移量增加，但这些行为可塑性的适应效益尚存争议。

方法

本研究使用野生型远交系LH_M黑腹果蝇种群。通过调控幼虫密度（高密度生成小体型雌性，低密度生成大体型雌性）以创建体型差异显著的雌性个体。实验雄性分为两组：“无竞争”组（单独饲养）和“竞争”组（5只集体饲养），处理4天后进行行为学实验。

实验1旨在检测竞争对交配前择偶偏好的影响：将单只雄性同时与一只大体型和一只小体型雌性共置，记录30分钟内其求偶行为（求偶延迟、求偶投入、对大体型雌性的求偶比例）及交配行为（交配成功与否、交配对象、交配时长）。实验2则聚焦交配后择偶偏好：将雄性单独与一只大体型或小体型雌性配对，记录交配时长及子代产出数量。数据通过广义线性混合模型（GLMM）进行分析，计入实验区块和观察者作为随机效应。

结果

实验1：竞争对交配前择偶偏好的影响

暴露于竞争的雄性表现出求偶延迟延长和总体求偶投入降低，但其对大体型雌性的求偶偏好强度与无竞争雄性无显著差异（两者求偶比例均显著高于0.5）。两组雄性与大体型雌性交配的比例亦无差异。尽管竞争组雄性交配时间显著延长，但其对大体型与小体型雌性的交配时长差异幅度与无竞争组相同，表明竞争未改变交配后偏好强度。

实验2：竞争对交配后偏好及子代产出的影响

两组雄性与大体型或小体型雌性的交配成功率无差异。竞争组交配时间显著长于无竞争组，但两组雄性均与大体型雌性交配更久，且延长幅度无交互效应。子代产出分析显示，大体型雌性子代数量显著多于小体型雌性，但竞争处理与否对子代数量无影响。

讨论

本研究结果表明，尽管竞争环境可诱发雄性求偶和交配行为的可塑性变化（如求偶延迟增加、交配时间延长），但其对大体型、高繁殖力雌性的交配前和交配后择偶偏好均未产生影响。这种偏好的稳定性可能源于雄性在竞争与非竞争环境下均能成功与偏好雌性交配并获得同等繁殖收益。与先前研究一致，雄性择偶偏好在该系统中表现出较低可塑性，不受个体状态、经验或竞争环境调制，支持了选择更可能固定而非可塑的择偶策略的假说。

需注意本研究中竞争暴露仅发生于雄性遇雌前，而竞争中或交配过程中的实时竞争效应尚未探明。此外，所有实验均使用处女雌性，未来研究可考察雌性交配状态与竞争环境的互作效应。总体而言，该研究强调了雄性择偶偏好在多变社交环境中的稳定性，为理解性选择中雄性选择的进化动态提供了重要见解。