性选择驱动下的能量代谢与生态创新:行为-形态-生理多样化的跨尺度机制

【字体: 时间:2025年06月16日 来源:Integrative and Comparative Biology 2.2

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  本研究由国际团队聚焦性选择(sexual selection)对生物多样性形成的深层机制,通过解析能量代谢(energetics)与生理约束的互作关系,揭示了从线粒体功能到激素调控(如昆虫蜕皮激素ecdysone)的多尺度进化路径。研究创新性地提出性选择信号(如类胡萝卜素carotenoid色素)可作为细胞代谢状态的指示器,并阐明了其在开拓新生态位(如热环境thermal niches)中的关键作用,为理解性状进化与生态适应提供了整合框架。

  

性选择(sexual selection)塑造了令人惊叹的生物多样性:从招潮蟹夸张的螯肢、蜂鸟高耗能的求偶舞蹈,到家朱雀鲜艳的红色羽毛、蛾类复杂的触角结构,以及侏儒鸟翅膀的"噼啪"求偶声和túngara蛙精心设计的鸣叫。尽管大量研究聚焦这些性状的进化强度,其背后的生理学机制却仍是未解之谜。

这些性征的能量供给本质上依赖于多尺度的代谢机器——从线粒体特性、酶活性到激素调节(如昆虫的蜕皮激素ecdysone),再到肌肉与神经组织的特化。不同生物面临着独特的生理约束和生态选择压力,使得性选择在多尺度上与这些因素互作,最终塑造出千姿百态的性状。

通过跨物种案例研究,揭示了几个关键发现:性选择能整合调控生理-行为-形态的多元组件;性征中的类胡萝卜素(carotenoid)色素可能反映细胞代谢状态;不同求偶模态(如视觉vs听觉信号)对应着差异化的能量消耗策略;昆虫通过蜕皮激素(ecdysone)精准调控性别二态性;动态社交场景会筛选出情境响应式的信号策略(signalling strategies);性选择甚至可能推动生物开拓新的热生态位(thermal niches)。

这项研究开创性地提出:理解性征背后的生理与能量机制,是解密其进化轨迹及生态效应的关键钥匙。通过整合从分子到生态的多层次分析,为预测生物在气候变化等压力下的适应性进化提供了新视角。

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