甲虫性选择加速新物种崛起！长期实验揭示进化秘密

当雄性被迫为雌性竞争时，新物种形成的速度更快。这一点在一项新研究中得到了证实，研究人员比较了允许自由交配的甲虫与交配竞争受到限制的同种群体。这项实验已经持续了40年，跟踪了200代甲虫的直系谱系，阐明了性选择在新物种形成中的重要性。

物种的形成是现有物种分化成新物种的过程。如今，研究人员能够直接从物种的DNA中追踪这一分化过程。但准确识别哪些生物因素和过程导致物种形成仍然是一个挑战。

其中一个提出的过程是性选择。它是一种自然选择的形式，偏向于那些在与同一性别的其他个体交配时能提供竞争优势的特征，而不是为了生存本身。例如，雄性常常会发展出华丽的颜色来吸引注意，或者是武器来击退竞争对手。

性选择在一个雌性与多个雄性配对的动物群体中往往更为强烈——这意味着雄性之间为了争夺受精机会的竞争更加激烈。而在一些只进行一次交配的物种中，比如哑天鹅和许多蚊子，性选择就相对较弱。

物种形成的第一阶段可以在实验室中进行观察

不过，物种形成需要很长时间，这使得我们很难实时直接观察动物和植物中的这种进化。来自乌普萨拉大学和贝尔格莱德大学的研究团队在对一种甲虫物种——种子甲虫Acanthoscelides obtectus进行长期研究时，成功实现了这一目标。

通过比较允许自由交配的甲虫群体和在200代中限制交配竞争的群体，他们观察到这些种群朝着不同的方向进化。这项研究已发表在期刊Evolution Letters上。

“之前的研究表明，雄性之间的竞争在新物种形成中扮演着重要角色。我们通过自1986年以来进行的实验确认了这一点。

“尽管新物种的进化通常需要超过200代，但我们可以清楚地看到物种形成最初阶段的迹象。在强性选择条件下进化的种群在基因上和繁殖特征上彼此之间的差异更大。我们还观察到，当性选择强烈时，它们朝不同方向进化的速度超过了两倍，”动物生态学教授、生态与遗传学系的研究高级作者Göran Arnqvist说。

1986年，研究人员将一大群甲虫分成两组较小的种群，其中一半在强性选择的条件下进化，另一半在弱性选择的条件下进化，在大约200代的直接谱系中持续进化。

在一个实验组中，雌性可以与多只不同的雄性交配，这导致了强烈的性选择。在第二个实验组中，雌性只允许交配一次，这降低了雄性之间的竞争。

研究发现之一是，在强烈性选择条件下进化的雄性体型更大，交配频率和持续时间也更长。他们还观察到影响精子能否使卵子受精的蛋白质发生了变化。

“在内部受精的动物中，雄性在交配时不仅传递精子，还会传递一系列复杂的蛋白质和肽。这种混合物对精子能否使卵子受精至关重要。我们观察到，在强烈性选择条件下生活的种子甲虫中，这种混合物的变化更加显著。这同样适用于雌性体内的受体系统，”阿恩奎斯表示。

正是这种小变化，从长远来看，导致了新物种的形成。