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温度调控性冲突逆转:揭示环境温度如何通过雄性伤害机制影响豆象种群增长
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年08月02日 来源:Evolution Letters 3.7
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本研究通过豆象(Callosobruchus maculatus)模型,首次揭示温度对性冲突(sexual conflict)中雄性伤害(male harm)的双向调节作用。研究人员在24-32°C梯度下系统评估了持续雄性暴露(包括交配骚扰harassment和创伤性授精traumatic insemination)对雌性适合度的影响,发现28°C时雄性伤害导致种群衰退,而24°C环境下性冲突逆转显著促进种群增长。该成果为理解环境温度如何通过改变性选择(sexual selection)权衡影响种群适应性提供了关键证据。
在进化生物学领域,性冲突(sexual conflict)引发的"性别军备竞赛"长期困扰着研究者——雄性为提升繁殖成功率进化的伤害机制(male harm),往往以牺牲雌性健康和种群延续为代价。这种生殖悲剧在气候变化背景下尤为突出,但环境因素如何调节性冲突的动态平衡仍是未解之谜。瑞典隆德大学(Department of Biology, Lund University)与西班牙瓦伦西亚大学(University of Valencia)的Roberto Garcia-Roa团队在《Evolution Letters》发表的研究,通过精妙的温度控制实验揭示:温度变化不仅能缓解性冲突,甚至可以逆转其生态后果。
研究采用豆象经典模型,通过雄性生殖器切除手术创建"仅骚扰(harassment)"对照组,结合24/28/32°C三梯度温控系统,量化不同性冲突强度(1雄/2雄持续暴露)下雌性终生繁殖力。关键技术包括:(1)雄性交配器显微切除构建行为对照;(2)跨温度组同步培养的标准化种群队列;(3)净繁殖率R0=Σ lxmx的群体动态建模。
温度与性冲突强度的交互效应
在28°C(该物种实验室最适温度),持续雄性暴露使雌性繁殖力下降14%,尤其在高冲突组(2雄)结合交配伤害时最显著。32°C也呈现类似趋势但程度较轻。而24°C环境下出现颠覆性逆转:低冲突组(1雄)雌性繁殖力反而提升14%,群体净繁殖率R0反超高温组。
伤害机制的温差响应
通过比较完整雄性与切除生殖器雄性的效应,发现28°C时交配伤害(创伤性授精)是主要致害因素,而24°C下雄性精液可能通过水分补给抵消伤害。温度可能通过调节雄性代谢需求(32°C增加水分消耗)和雌性伤口修复能力(低温减缓炎症)双向影响冲突结局。
种群动态的阈值效应
温度通过改变性冲突成本收益比产生非线性效应:24°C时雄性持续存在使种群增长率提升37%,相当于将低温环境适应性提升至最适温度水平;而28°C时相同处理导致种群崩溃风险。
该研究首次证实温度可逆转性冲突的进化方向,为理解环境-基因互作(gene-environment interaction)如何塑造性选择提供新范式。在应用层面,揭示温度管理可能成为害虫防治新靶点——通过精准温控抑制雄性伤害效应。理论意义上,阐明环境异质性(environmental heterogeneity)能缓冲性冲突的消极影响,为"红色皇后假说"(Red Queen hypothesis)在气候变化背景下的适用性提供修正依据。研究同时提示,全球变暖可能通过加剧性冲突而未被识别的途径威胁种群存续。
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