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進(jìn)化的邏輯︱早成鳥(niǎo)還是晚成鳥(niǎo),這是一個(gè)問(wèn)題
從雌性的角度來(lái)看,在水中進(jìn)行體外受精有諸多優(yōu)點(diǎn),比如不必?fù)?dān)心卵子干燥失水,無(wú)需為卵子提供額外的保護(hù)設(shè)施,不用制造卵殼和卵清蛋白,可以省下多少心血和營(yíng)養(yǎng)。更重要的是,雌性可以把卵子做得很小,小到肉眼看不見(jiàn)的程度,物質(zhì)消耗被降到了最低,使得雌性有能力一次排出大量卵子,確保較高的生殖回報(bào)。此外雌性還不必承擔(dān)懷孕的負(fù)擔(dān),幾乎像雄性一樣瀟灑自由。
體內(nèi)受精則不然,陸生環(huán)境與水生環(huán)境相比,出現(xiàn)了天翻地覆的變化,除了水分,陸地還受到強(qiáng)烈的陽(yáng)光和紫外線照射,對(duì)卵子具有可怕的殺傷作用。如何保護(hù)卵子,就成為雌性首要考慮的問(wèn)題。方法并不多,最簡(jiǎn)單的就是不將卵子排出體外。
既然如此,雌性只能以全新的方式接納精子,它們不得不同意雄性在自己體內(nèi)射精。至于不同的動(dòng)物進(jìn)化出不同類型的生殖道,用不同的姿勢(shì)完成精子輸送工作,并在輸送精子時(shí)獲得某種樂(lè)趣,都是為了完善體內(nèi)受精程序,鼓勵(lì)兩性合作完成體內(nèi)受精任務(wù)而已,在本質(zhì)上并無(wú)創(chuàng)新之處。
可以看出,體內(nèi)受精對(duì)于雌性相當(dāng)不利——它們不但被迫接受額外的精子,還要把受精卵留在體內(nèi)繼續(xù)發(fā)育,等于受到了雄性和受精卵的雙重壓迫。為了減少損失,雌性只能在受精卵上做文章,盡量控制它們?cè)隗w內(nèi)的停留時(shí)間,盡早將受精卵排出體外。
受精卵排出體外的時(shí)機(jī)不同,造就了不同的生育模式,即卵生、胎生、卵胎生。
卵生是指卵子經(jīng)體內(nèi)受精后不久即排出體外孵化,并用堅(jiān)固的蛋殼將受精卵保護(hù)起來(lái),是爬行動(dòng)物和鳥(niǎo)類的主要生育模式。
胎生則是哺乳動(dòng)物的經(jīng)典生育模式,受精卵需要在雌性體內(nèi)形成幼仔再出生。
卵胎生介于卵生和胎生之間,卵子在體內(nèi)受精以后,并不直接以蛋的形式排出體外,而是先在雌性體內(nèi)孵化,胚胎仍然需要依靠卵黃提供營(yíng)養(yǎng),直到完成孵化后再排出母體。有不少魚(yú)類,比如鯊魚(yú)和孔雀魚(yú)等,都采用卵胎生模式。兩棲動(dòng)物也有不少卵胎生的例子,比如印度尼西亞雨林中有一種奇特的青蛙,能夠直接產(chǎn)下蝌蚪。不過(guò)相對(duì)而言,卵胎生只能算是過(guò)渡模式。真正主流的,仍然是卵生和胎生。
鳥(niǎo)類是重要的卵生動(dòng)物,它們也因此而開(kāi)發(fā)出了極具針對(duì)性的婚配模式。我們最熟悉的鳥(niǎo)類應(yīng)該是雞。我們能夠每天吃到雞蛋,就是仰仗雞的產(chǎn)卵能力。
需要注意的是,雞蛋并不是卵細(xì)胞。這是一種常見(jiàn)的錯(cuò)誤,許多人都會(huì)誤把雞蛋當(dāng)作卵細(xì)胞,并振振有詞地指出,雞蛋殼就是細(xì)胞壁,雞蛋白就是細(xì)胞質(zhì),雞蛋黃理所當(dāng)然地就是細(xì)胞核。其實(shí)完全不是那么回事,雞蛋只是保存卵細(xì)胞的場(chǎng)所。
如果卵細(xì)胞在母雞體內(nèi)已經(jīng)受精,雞蛋就變成了保存受精卵的場(chǎng)所。蛋殼和蛋清的主要作用是物理防護(hù),清蛋白除了為受精卵發(fā)育提供營(yíng)養(yǎng),還可以結(jié)合大量水分。蛋黃則主要提供營(yíng)養(yǎng)。雞蛋中的受精卵很小,要通過(guò)顯微鏡才能觀察到。
在雞蛋產(chǎn)出體外時(shí),受精卵其實(shí)已經(jīng)發(fā)育了一段時(shí)間。所以母雞產(chǎn)下的雞蛋不僅僅是一個(gè)雞蛋,而是包裹著由大量細(xì)胞構(gòu)成的早期生命體。準(zhǔn)確地說(shuō),雞蛋中包著的是一個(gè)胚胎,只要時(shí)機(jī)成熟,就可以破殼而出,成長(zhǎng)為可以獨(dú)立活動(dòng)的小雞。
這是典型的卵生模式流程,像蝴蝶之類的昆蟲(chóng)、像烏龜之類的爬行動(dòng)物,大體都要經(jīng)過(guò)相似的生育途徑,差別只在于卵的大小和孵化條件不同而已。
不要小看卵生模式,那可是雌雄博弈的焦點(diǎn),是雌性反擊雄性、爭(zhēng)取生殖利益最大化的手段。許多雌雄博弈策略,都能隱約看到卵生模式的影子。
以鳥(niǎo)類為例。卵生模式最直白的優(yōu)勢(shì)就是,雌鳥(niǎo)可以最大限度地減少對(duì)后代的投資,從而最大程度地形成與雄鳥(niǎo)投資平衡。
由于受到體內(nèi)受精的制約,雌鳥(niǎo)不得不讓受精卵在自己體內(nèi)發(fā)育,對(duì)后代的投資額度不可避免地要高于雄性。為了消解這種劣勢(shì),雌鳥(niǎo)的目標(biāo)很清晰,就是不能讓受精卵在體內(nèi)一直發(fā)育到成熟。但到底發(fā)育多久才算合適,卻是個(gè)極有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。
一般說(shuō)來(lái),受精卵在體內(nèi)發(fā)育越久,雌性的損失就越大,設(shè)法及時(shí)止損才是上策。雌鳥(niǎo)正是這么做的,它們從受精到產(chǎn)卵,往往只要幾天的時(shí)間,有些甚至只要一天就夠了。匆匆排下的鳥(niǎo)蛋外面包裹著一層堅(jiān)硬的殼,里面裝有適量的蛋白和脂肪,從任何一方面看都不像是一只鳥(niǎo)。雌鳥(niǎo)正是以這種方式控制自己的投資額度,并逼迫雄性追加投資的——也就是共同孵化和養(yǎng)育后代。
大部分鳥(niǎo)類依靠體溫孵卵,承擔(dān)孵卵任務(wù)的雌性很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)無(wú)法離開(kāi)鳥(niǎo)巢。由于飛行需要控制體重,它們也無(wú)法在體內(nèi)儲(chǔ)存大量脂肪。也就是說(shuō),雌鳥(niǎo)需要雄鳥(niǎo)提供食物或者輪流孵蛋,否則很快就會(huì)餓死。所以只要雌鳥(niǎo)在孵蛋,雄鳥(niǎo)就必須去覓食,有時(shí)甚至自己餓著肚子也要先把雌鳥(niǎo)喂飽。如果雄鳥(niǎo)離開(kāi)或者死亡,雌鳥(niǎo)也只能棄巢而去,此外別無(wú)選擇。
將受精卵排到體外孵化,正是雌鳥(niǎo)壓縮親代投資,“拖住”雄鳥(niǎo)的基本策略。
為了降低成本,有些雌鳥(niǎo)會(huì)盡量壓縮蛋的體積——蛋越小,雌鳥(niǎo)需要先期投入的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)就越少。在這種情況下孵化的雛鳥(niǎo),基本就是一團(tuán)柔弱的軟肉,連眼睛都睜不開(kāi),既不會(huì)跑,也不會(huì)飛,甚至都無(wú)法站立,只知道張嘴等著親鳥(niǎo)喂食。
這種小鳥(niǎo)成熟得比較晚,所以叫作“晚成鳥(niǎo)”,相關(guān)的生育策略就叫作“晚成鳥(niǎo)策略”。燕子是典型的晚成鳥(niǎo),雛鳥(niǎo)會(huì)在巢里呆上很長(zhǎng)時(shí)間,每天眼巴巴等著父母輪流喂食。而為了保障它們的存活率,鳥(niǎo)爸爸也不得不參與到哺育工作中來(lái),無(wú)法抽身離場(chǎng)。
與晚成鳥(niǎo)對(duì)應(yīng)的是“早成鳥(niǎo)”。雛鳥(niǎo)從殼中孵化出來(lái)之后,眼睛已經(jīng)睜開(kāi),身披絨毛,腿腳有力,能跑能跳,可以跟著母親四處覓食,躲避天敵。雞和鴨都采用“早成鳥(niǎo)策略”。早成的雛鳥(niǎo)只要跟著母親,基本能夠自主生活,就算沒(méi)有父親的照顧也能存活下來(lái)。所以早成鳥(niǎo)往往實(shí)行多夫多妻制,雄鳥(niǎo)根本不知道誰(shuí)是自己的孩子,雌鳥(niǎo)也根本不在乎誰(shuí)是孩子的父親——它們只在乎交配的一剎那,哪位雄性比較優(yōu)秀。
相對(duì)于早成鳥(niǎo),晚成鳥(niǎo)無(wú)疑需要更加細(xì)致的照顧,它們的父母必須通力合作,否則就無(wú)法將自己的基因傳遞下去。所以晚成鳥(niǎo)往往采用一夫一妻制,至少是假性一夫一妻制。當(dāng)然不排除部分能力較強(qiáng)的雄鳥(niǎo)實(shí)行一夫多妻制,前提是它們能夠提供足夠的食物保障后代的存活率。
那為什么有些鳥(niǎo)采用早成鳥(niǎo)策略,有些則采用晚成鳥(niǎo)策略呢?采用早成鳥(niǎo)策略的雌鳥(niǎo)難道就不擔(dān)心投資平衡的問(wèn)題嗎?它們?yōu)槭裁锤试溉淌苄埒B(niǎo)的“剝削”?下次我們就來(lái)聊聊這個(gè)話題。
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史鈞,生物學(xué)博士,專注于進(jìn)化論領(lǐng)域的科普寫(xiě)作,已出版多部科普作品,其中《其實(shí)你不懂進(jìn)化論》獲得第十六屆文津獎(jiǎng),并入圍2020年中國(guó)好書(shū)。生命的進(jìn)化是符合邏輯的過(guò)程,底層邏輯就是自然選擇,在此基礎(chǔ)之上,又衍生出了許多其他邏輯,共同構(gòu)成了一個(gè)復(fù)雜的理論體系。本專欄將對(duì)這一理論體系進(jìn)行深度梳理,詳細(xì)介紹其中的各種邏輯關(guān)系,討論生命的本質(zhì),理解生命的意義。





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