意大利蝾螈(Salamandrina perspicillata)的季节性雌二醇动态及雄性对雌性化学信号的反应

《Behavioral Ecology and Sociobiology》：Seasonal oestradiol dynamics and male responses to female chemical cues in Salamandrina perspicillata

　　

化学通讯在生殖互动中扮演核心角色，然而雌性内分泌状态在多大程度上反映于化学信号并被雄性利用，在多数两栖动物中仍知之甚少。研究人员调查了意大利特有蝾螈Salamandrina perspicillata尿液中17β-雌二醇(E2)的季节性变化及其与雄性对雌性化学信号反应之间的关联。通过非侵入性尿液采样，研究人员量化了雌性在整个生殖周期中的E2水平，并进行了两项Y迷宫实验以评估雄性对雌性气味的反应。雌性尿液E2表现出显著的季节性，在冬末卵黄生成期间达到峰值但早于产卵，与分离型生殖周期(即交配与产卵在时间上解偶联的生殖模式)一致。在趋向实验(雌性信号vs.对照)中，雄性反应随雌性E2水平而变化，较低E2水平的雌性引发更多雄性趋向。然而，在两只E2水平不同的雌性之间的强迫选择实验中，雄性未表现出一致的偏好。这些结果表明，雌性化学信号中与雌二醇相关的变异可能影响雄性趋向行为，但并不作为择偶决定的独立决定因素。据研究人员所知，这是首项将有尾目雌性尿液E2与雄性对雌性化学信号的行为反应联系起来的研究。更广泛地，研究结果支持基于多组分化学表型的情境依赖性配偶评估观点。最后，微创尿液激素监测的成功应用为研究小型两栖动物的内分泌动态提供了有用工具，对理解生殖生态学具有潜在意义，尤其是在受内分泌干扰化学物质影响的环境中。

# 论文解读：意大利蝾螈季节性雌二醇动态与雄性对雌性化学信号的反应

## 研究背景与目的

化学通讯在陆生和水生动物的生殖互动中发挥着核心作用，促进配偶吸引与评估。在众多物种中，雌性通过化学、声学或视觉模态传达生殖状态和性接受能力，雄性可能利用这些信息指导择偶决策。传统观点将择偶视为主要由雌性驱动，但越来越多的证据表明雄性同样具有选择性。两栖动物的生殖策略在四足动物中高度多样，涵盖繁殖栖息地、受精方式、发育可塑性和季节性等方面的变异。性别类固醇激素如17β-雌二醇(E2)、孕酮、睾酮和5α-二氢睾酮调控脊椎动物的生殖事件。然而，虽然无尾目的内分泌生殖调控已被广泛研究，有尾目的相关研究总体上较为有限，且在类群、性别和研究主题间分布不均。现有研究过度集中于雄性精子发生、生殖周期和求偶内分泌学，而雌性内分泌变异及其与生殖时间和配偶评估的关联则较少被研究。

无尾目与有尾目之间的重要差异表明，雌性雌二醇的时间动态和行为意义在两类群间可能不同。在无尾目中，交配、受精和产卵通常同步发生，常与排卵期前后的雌二醇升高相吻合；而在有尾目中，许多物种表现出分离型生殖周期，交配后受精和产卵可能延迟发生。意大利特有的小型陆生蝾螈Salamandrina perspicillata(北方眼镜蝾螈)具有双相生活史，求偶和交配主要发生在秋季和初冬，产卵则发生在春季。由于该物种体型微小，获取足量血液进行激素检测具有侵入性且技术上具有挑战性，因此尿液和粪便激素代谢物成为监测繁殖、性别和应激的宝贵非侵入性工具。

本研究旨在调查两个野生种群的S. perspicillata尿液17β-雌二醇的季节性变化，并测试雌性内分泌状态是否与雄性对雌性化学信号的反应共变。研究预测E2在主要交配阶段之后达到峰值，反映卵黄生成的启动而非即时的交配接受性，并预期雄性可能对低E2水平(对应更早生殖阶段)的雌性信号反应更强。

## 主要技术方法

本研究采用微创尿液采样技术获取激素数据。研究人员从意大利中部两个种群(罗马Vejo区域公园的栎树林和坎波巴索WWF保护区Guardia di Campitello的山毛榉林)采集了65只雌性和171只雄性成体蝾螈，选择体长相近的个体进行实验。尿液通过轻柔按压泄殖腔侧面获取，经过12-24小时补水期后采集新鲜尿样(通常0.15-0.30 ml)，共获得43只雌性样本(其中1只被二次采样，总样本数44)。尿液中E2浓度使用竞争性免疫酶比色法(competitive immuno-enzymatic colorimetric assay, DiaMetra S.r.l.)直接测量，无需提取步骤，重复测定并计算几何均值和变异系数。行为实验采用透明Plexiglas制成的Y迷宫，实验1将雄性暴露于雌性化学信号与空白对照之间评估趋向反应，实验2同时呈现两只E2水平差异显著的雌性信号进行强迫选择。化学信号通过放置在饲养盒中14天的滤纸条收集(5×2 cm)，累积粪便和皮肤分泌物。数据使用二项广义线性混合模型(binomial GLMM)进行统计分析。

## 研究结果

### 生殖周期

在八个月的研究期间，雌性E2水平呈单峰周期，1月达到显著峰值(KW: H_4,42 = 17.94; p = 0.001)，该峰值伴随最高的E2水平方差。尿液雌二醇浓度在产卵期前后下降，在峰值生殖期之外保持持续低水平且稳定。

### 实验1：雄性对雌性化学信号的趋向

进入含有雌性化学信号臂的概率与雌性尿液雌二醇水平显著相关(β = -1.287 ± 0.373 SE, χ2? = 12.191, p < 0.001)，雄性更倾向于接近低尿液雌二醇浓度雌性的信号。雄性反应在连续试验间也存在差异(χ2? = 9.587, p = 0.022)。

### 实验2：不同雌二醇水平雌性间的强迫选择

基于单一供体对的探索性直接双选实验中，雄性对低E2与高E2雌性信号的响应无显著差异(截距: β = 0.336 ± 0.221 SE, p = 0.128)，试验顺序对响应无显著影响(χ2? = 6.843, p = 0.077)。

## 讨论与结论

本研究证实性别类固醇激素特别是E2存在季节性波动，在生殖生理学中发挥关键作用。E2峰值出现在1月，远早于产卵且与持续的生殖活动一致，支持分离型生殖周期假说。1月E2水平的高变异性可能反映了繁殖与非繁殖雌性间的差异，因为并非所有雌性每年都繁殖。综合两个行为实验的结果表明，与雌二醇相关的化学信息与雄性反应相关，但并不作为择偶决定的独立决定因素。实验1中雄性趋向反应随雌性尿液E2水平系统变化，表明雄性在接近潜在配偶时能利用状态依赖的化学信息；但实验2中未表现出一致的定向偏好，且因仅依赖一对供体雌性，应视为探索性结果。

这一模式与配偶评估常依赖多组分化学表型而非单一信号的日益增长的证据一致。雌性生殖状态(以尿液E2近似表征)可能与一系列代谢物或腺体分泌物的组合共同塑造雄性反应。研究结果支持S. perspicillata存在更复杂的双向化学和行为通讯形式，雌性来源的信号也可能参与塑造雄性反应，与该物种描述的多雄多雌交配系统一致。据研究人员所知，这是首项报告有尾目雌性尿液E2浓度与雄性对化学信号趋向反应关联的研究。与具有关联型生殖周期的Cynops pyrrhogaster中E2与雌性吸引力呈正相关形成对比，S. perspicillata中低E2雌性引发更多雄性趋向，可能反映分离型生殖周期中E2相关信号的差异行为意义。在生态学意义上，低E2水平可能对应产卵前阶段，代表雄性更即时的交配机会并降低精子竞争风险。

非侵入性尿液激素监测在本研究中证明是检查小型两栖动物内分泌变化的实用可靠工具，尿液样本提供激素动态的整合视图，减少短期激素峰值的影响。本研究也存在局限性，包括尿液E2未经血浆浓度或卵巢状况的生物学验证、种群间差异可能的混杂效应以及实验2仅使用单一供体对。未来研究应聚焦鉴定雌性气味的化学成分，阐明其如何随生殖周期中的内分泌状态共变，并直接测试雄性如何感知雌性交配历史和生殖状态。本研究具有潜在的保护意义，内分泌干扰化学物质(EDCs)可能干扰内分泌介导的通讯和生殖相关性状，整合生态学、激素和行为学数据对于评估环境变化如何影响两栖动物生殖系统具有重要意义。