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在进化生物学中,汉密尔顿法则(Hamilton's rule)意义重大,但在自然系统中全面评估其各参数的实证研究较少。研究人员以野生Lygaeus creticus种子蝽为对象,研究同胞相残行为。结果发现该法则可解释其行为,且孵化环境影响相残偏好,为进化研究提供新视角。
在奇妙的自然界中,动物们的行为总是充满了奥秘。在进化生物学领域,有一个重要的理论 —— 汉密尔顿法则(Hamilton's rule),它在解释生物的利他行为等方面起着关键作用。该法则指出,对于利他行为的进化,需要满足方程
rB–C >0,其中
r代表行为者和接受者之间的亲缘关系,B 是接受行为的直接利益,C 是行为者执行行为的直接成本。然而,尽管这个法则备受关注,但在自然系统中,能够全面评估其不同组成部分的实证研究却非常有限。这主要是因为与相对容易量化的亲缘关系相比,量化某一行为对行为者和接受者的成本与收益难度较大。
同胞相残这一特殊行为,为研究汉密尔顿法则提供了难得的机会。因为在同胞相残中,被吃掉的个体适应性降为零,其成本和收益相对容易量化。为了深入探究汉密尔顿法则在自然系统中的实际情况,来自国外的研究人员针对野生的Lygaeus creticus种子蝽开展了一系列研究。这项研究成果发表在《Animal Behaviour》上,为进化生物学领域的研究带来了新的突破和思考。
研究人员采用了多种关键技术方法来开展此项研究。首先是野外采集技术,在意大利西西里岛东部的野外,收集成年和若虫期的Lygaeus creticus和Spilostethus pandurus,并获取它们的卵。然后通过设置不同的实验处理组,观察和记录Lygaeus creticus一龄若虫的行为和生存情况。在数据分析方面,运用 R 软件(版本 4.3.1)进行统计分析,如使用广义线性混合模型(GLMMs)和 Cox 比例风险模型等,来探究不同因素对若虫行为和生存的影响 。
下面来看具体的研究结果:
- 实验 1:对同种和异种卵的捕食偏好:研究人员给Lygaeus creticus一龄若虫提供同种或Spilostethus pandurus(异种)的卵,观察其捕食行为。结果发现,若虫明显更倾向于食用同种卵,但如果它们选择进食,对同种卵和异种卵的食用比例相似。
- 实验 2:对亲缘和非亲缘卵的同类相食偏好:实验中,若虫被分为两组,分别给予亲缘卵和非亲缘卵。结果显示,一龄Lygaeus creticus若虫在同类相食行为中,对亲缘卵和非亲缘卵没有明显的区分,食用两者的可能性相同。
- 实验 3:食卵的生存效益:研究人员设置了三个处理组,分别给若虫提供同种卵、异种卵或不提供卵,观察若虫的生存情况。结果表明,食用卵对若虫的生存有显著的积极影响,无论是同种卵还是异种卵,都能使若虫的死亡风险降低超过 50%,且两种卵对若虫生存效益的差异不显著。此外,研究还发现,若虫孵化环境会影响其对卵的捕食偏好,当若虫单独孵化时,对同种卵和异种卵不再有明显的偏好。
综合研究结果和讨论部分,此次研究意义重大。一方面,研究结果表明汉密尔顿法则在Lygaeus creticus的同胞相残行为中得到了验证,食用同胞卵带来的生存效益足够大,符合该法则的预测,这为进一步理解动物在自然环境中的行为进化提供了有力证据。另一方面,研究揭示了Lygaeus creticus在卵捕食偏好上的可塑性,即孵化环境等生态因素会影响其捕食行为,这拓展了人们对动物行为影响因素的认知。然而,目前还不清楚类似的可塑性是否也会影响动物对亲缘关系的同胞相残反应,这也为后续研究指明了方向。总的来说,这项研究在进化生物学领域迈出了重要一步,为深入研究动物行为与进化的关系提供了新的思路和依据 。