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德国比勒菲尔德大学和布伦克瑞大学的科学家们,在11月28日的Molecular Ecology杂志上发表的一项研究首次表明,雌性火蝾螈在自然条件下能与几个雄性交配(所谓的一妻多夫制)。这使她们通过增加其子代数量,获得更高的生存适合度。
生物通报道:德国比勒菲尔德大学和布伦克瑞大学的研究者们,首次肯定了一种脊椎动物在自然条件下多重父系关系的好处。Barbara Caspers博士和Sebastian Steinfartz博士研究表明,雌性火蝾螈在自然条件下能与几个雄性交配(所谓的一妻多夫制)。这使她们能够通过增加其子代数量,获得更高的生存机会。这项研究成果发表在11月28日的Molecular Ecology杂志上。
很长一段时间以来,人们都假设动物世界的雌性是单配偶的,也就是说,她们只与一个雄性进行交配。相反地,雄性能通过跟几个雌性交配来增加他们的繁殖成功率。然而现在,一妻多夫制被认为是动物世界的规则,单配偶更多的是一个例外。
来自完全不同学科的研究者们,都对一个问题很感兴趣:雌性是否会与几个雄性交配,这为她们及其后代带来什么益处?然而,一般来说,如果不干扰个体,完全或部分地在实验室内研究它们的交配行为,这类研究工作将很难完成。
德国比勒菲尔德大学动物行为中心Barbara Caspers博士的团队研究人员,布伦克瑞大学的团队带头人Sebastian Steinfartz博士,和艾克思马塞大学的Michael Kopp教授,研究了黑色和黄色火蝾螈(Salamandra salamandra)——一种遍布欧洲分布的截短尾的两栖动物——的交配行为对子代数量的影响。在春季期间,一只雌性火蝾螈能在小溪和池塘中产下多达50个活的幼虫。
为了进行这项研究,研究者们在森林中捕捉了多只雌性火蝾螈,将这些怀孕的雌性火蝾螈带到实验室,在那里它们产下了幼虫。每天,科学家们收集新出生的幼虫,从其身上取一小部分组织样本,然后将火蝾螈母亲及其幼虫送回到森林中去。通过对这些组织样本进行亲子鉴定,研究者能够精确地重现一只雌性火蝾螈已经与多少只雄性火蝾螈进行交配,不同雄性的精子是否已经混合——雌性火蝾螈能够在体内称为受精囊的器官内存储不同雄性的精子长达几个月之久。雌性的卵子只与存储的精子进行受精作用,如果环境条件理想,而且受精卵已经发育到完整的幼虫,它们就在小溪和池塘中产下这些后代。
需要重点强调的是,在求偶时,来自雄性火蝾螈的精子被堆积在地上成为一个精子包(称为精囊),雌性火蝾螈会主动地捡起精囊。然后,雌性火蝾螈能决定她将接受或不接受哪个雄性火蝾螈的精子。通过亲子鉴定分析,研究者发现,一些雌性火蝾螈曾经与多达四只不同的雄性火蝾螈交配。来自不同雄性火蝾螈的精子在雌性受精囊内混合,似乎起到一个非常积极的作用,引起更多的受精卵,因此最终产生更多的幼虫。因此,一妻多夫制和精子竞争,似乎是提高繁殖成功率、从而提高这个陆生脊椎动物中雌性适合度的一个重要的机制。(生物通:王英)
生物通推荐原文摘要:
The more the better – polyandry and genetic similarity are positively linked to reproductive success in a natural population of terrestrial salamanders (Salamandra salamandra)
Abstract:Although classically thought to be rare, female polyandry is widespread and may entail significant fitness benefits. If females store sperm over extended periods of time, the consequences of polyandry will depend on the pattern of sperm storage, and some of the potential benefits of polyandry can only be realized if sperm from different males is mixed. Our study aimed to determine patterns and consequences of polyandry in an amphibian species, the fire salamander, under fully natural conditions. Fire salamanders are ideal study objects, because mating, fertilization and larval deposition are temporally decoupled, females store sperm for several months, and larvae are deposited in the order of fertilization. Based on 18 microsatellite loci, we conducted paternity analysis of 24 female-offspring arrays with, in total, over 600 larvae fertilized under complete natural conditions. More than one-third of females were polyandrous and up to four males were found as sires. Our data clearly show that sperm from multiple males is mixed in the female's spermatheca. Nevertheless, paternity is biased, and the most successful male sires on average 70% of the larvae, suggesting a ‘topping off’ mechanism with first-male precedence. Female reproductive success increased with the number of sires, most probably because multiple mating ensured high fertilization success. In contrast, offspring number was unaffected by female condition and genetic characteristics, but surprisingly, it increased with the degree of genetic relatedness between females and their sires. Sires of polyandrous females tended to be genetically similar to each other, indicating a role for active female choice.
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