性染色体操纵配偶选择
在自然界中一些最壮观的景点中,某些动物的奇异交配展示。这些显示有降低男性存活率的风险,因为雄性的鲜艳颜色和大声呼叫可能会吸引捕食者(图1)。然而,尽管存在这种伤害的风险,但这些特征仍然发展,因为只有能够制作最夸张的显示的男性才被女性选为配偶。进化生物学中一个持久的谜团是为什么这些物种的雌性已经进化出这种交配偏好。在自然界中写作,Muralidhar1使用群体 - 遗传学模型来展示如果有助于雄性交配展示的基因版本在雌性中存在这些基因版本时具有有益效果,这些类型的偏好如何进化。
关于雌性交配偏好如何演变的各种假设受到野外工作,实验和数学建模的结果的启发。大多数这些假设属于两个主要阵营中的一个2。首先,通过直接选择进化交配偏好 - 影响交配偏好的基因本身就是选择的直接目标。例如,如果一些男性提供优越的父母照顾,则选择那些男性的雌性交配偏好将通过自然选择传播。这就是为什么一夫一妻制的雌性通常更喜欢没有颜色鲜艳的雄性,因此更容易逃避捕食者并生存以帮助后代。
当影响交配偏好的基因对其他性状具有一系列影响时,直接选择也可以起作用。这是一个最可能的解释,为什么某些物种的雌性先前已经存在对其自身物种雄性不存在的性状的偏好。例如,某些种类的剑尾鱼类的雄性具有尾部,具有大大延长的下部鳍条射线。来自相关物种的雄性不具有这种“剑”结构的雌性仍然偏爱它,正如它们对自己物种的雄性的吸引力所评估的那样,它们通过外科手术附着了它们3。
第二种假设取决于间接选择。影响交配偏好的基因的遗传变异与其他性状的遗传变异相关,而直接作用于后者的选择可导致交配偏好进化为副作用。这方面的一个例子是所谓的好基因假说。例如,在这个模型中,增强免疫系统的基因版本可以带来更好的健康,这使得携带这些版本的男性能够更加鲜艳。对最聪明的雄性具有交配偏好的雌性将通过这些改善其存活的良好基因传递给它们的后代,以及对于明亮雄性的交配偏好的基因版本。由于选择导致这些有益的免疫系统基因扩散,他们还拖着那些驱使偏爱男性的基因。这种假设在行为生态学家中很受欢迎,但支持它的证据是混杂的4。
Muralidhar提出的解释女性交配偏好演变的假设也是基于间接选择。这种模式取决于性对抗性选择 - 在一种性别中存在的基因形式在其他性别中存在时是有害的。在进化遗传学家中,人们越来越认识到性对抗性选择的普遍性及其无数后果5。想象一下,导致男性和女性羽毛红肿增加的基因突变。这种突变可能通过增加交配成功来增加男性的健康,但它会通过增加捕食来降低女性的健康。因此,导致雌性更喜欢与红色雄性交配的基因将导致这些交配的儿子具有高适应性,而其女儿的适应性较低。在人口水平上对健身的这两种相反的影响将相互抵消,并且总的来说,对于红人男性的交配偏好既不会被选择也不会被选择。
但如果影响交配偏好的基因以不寻常的方式遗传,那么这种逻辑会有例外吗?考虑如果这些基因在性染色体上会发生什么。
在哺乳动物和果蝇中,雄性有两种不同的性染色体(X和Y),而雌性有两条X染色体。鸟类和蝴蝶等生物6有性染色体称为Z和W,并且存在相反的排列 - 雄性有两种相同类型的性染色体(Z染色体),而雌性有一条Z染色体和一条W染色体。影响交配偏好的基因位于W染色体上,仅存在于雌性中,而不存在于雄性中。因此,在W染色体上具有基因形式的雌性导致对降低男性存活率的性状的交配偏好将仅将该版本传递给她的女儿。如果这些女儿也从他们的父亲那里得到了对女性有益的特征的基因版本,那么女儿将具有较高的适应性,并且这条W染色体将会传播。这些邪恶的染色体可以被描述为自私 - 无论它们对男性健康的影响如何,它们都会传播。
Muralidhar的数学分析表明,影响交配偏好的基因由其他类型的性染色体(X,Y和Z)携带也具有不同于影响交配偏好的基因的进化动力学,但是在非性染色体上携带。但是在四种类型的性染色体中,Muralidhar发现W染色体最有可能支持基因版本的扩散,这些基因会增加女性对夸大(和有害)男性特征的交配偏好。
模型显示了可能的内容,但只有数据才能揭示可能性是否成为现实。是否有证据表明性染色体含有影响交配偏好的基因?Muralidhar回顾了36种物种的交配偏好的遗传学。在超过一半的这些物种中,确实有证据表明影响交配偏好的基因是在性染色体上进行的。令人失望的是,这些偏好都与W染色体无关,但可用于此分析的现有研究数量很少。
第二次将数据与该模型联系起来的机会与其预测相比,它预测具有ZW染色体的物种应该比具有XY染色体的物种更容易进化雌性交配偏好的性拮抗性状。实际上,一些研究人员得出结论,具有ZW性染色体的物种往往比具有XY染色体的物种更容易夸大性表现7。Muralidhar的工作要求提供关于交配偏好的继承以及性别决定系统和性装饰之间联系的更多比较数据。
这种自私的性染色体假说是否可以解释雌性交配对鲜艳色彩的偏好,就像色彩鲜艳的雄性火焰盆栽鸟(Sericulus aureus)的情况一样,它们是该物种的暗色雌性(图1)的首选?也许不是。影响颜色的基因(以及大多数其他特征)往往对两性产生类似的影响。因此,选择暗色男性的女性将会有暗色的女儿,这些女儿能够幸存下来。如果影响交配偏好的基因携带在W染色体上,这将有利于沉闷男性偏好的演变。
对于诸如火焰花鸟的情况,似乎可能需要一些其他的解释。很可能会发现,对不同类型男性特征的偏好是通过不同的进化途径进化而来的。如果是这样的话,几十年来关于哪些假设最能解释交配偏好如何演变2的辩论可能最终转变为讨论哪些机制在某些情况下最常见的运作。
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