自然界的大多數物種的性比都是1:1,然而少數物種在進化過程出現偏雌或偏雄的性別比例。究竟什么機制或原因決定、影響一個物種的性別比例,一直是學術界未曾有效解決的科學問題。1930年發(fā)表的著名的Fisher定理認為,性別的進化就是兩性合子隨機結合的過程,其后代出現雄性或雌性的幾率就像隨機投擲硬幣所出現正、反兩面一樣,完全是一個隨機的過程,雌雄比例因而將是1:1。該理論顯然無法解釋諸如蜜蜂等社會性昆蟲高度偏雌的性比現象。上世紀60年代開始的基因遺傳頻率選擇理論(新達爾文主義核心內容)或資源分配理論認為,近親交配、局域交配競爭或環(huán)境選擇壓力將會導致種群偏雌性性別比例。但這些理論仍然難以解釋相同環(huán)境下為何有些物種出現偏雌性比,而有些物種卻是偏雄性的性別比例。該理論同樣難以解釋為何同一物種在不同的年齡階段、環(huán)境條件會出現不同的性別比例。
中國科學院昆明動物研究所王瑞武研究員和云南大學數學系教授李耀堂、博士研究生王亞強等合作,將經濟學中的彈性理論引入進化生物學。其理論模型發(fā)現,生態(tài)學著名r選擇(多生少管選擇)和K選擇(優(yōu)生優(yōu)育選擇)本質就是資源變化對幼崽存活率影響大。促Y源的存活彈性系數)不同所致。模型同時發(fā)現,資源的存活彈性系數與環(huán)境選擇壓力將同時影響性比的演化。對選擇的優(yōu)生優(yōu)育繁殖策略的個體或物種而言,即K選擇策略,如老虎、人類等,環(huán)境選擇壓力的增大將會導致其后代雌性比例的增大。而對選擇多生少管這樣粗放式繁殖策略的個體或物種而言,即r選擇策略,如老鼠、蚊子等多數昆蟲,環(huán)境選擇壓力的增大將會導致其后代雄性比例的增大。如果資源變化對幼崽存活率影響不大或沒影響(非彈性區(qū)間),環(huán)境選擇壓力的增大,將不會改變其后代的性別比例。性比的改變可能是由于個體的激素或荷爾蒙水平的變化所致。
該理論模型有效解釋了為何有些物種出現偏雌性比,而有些物種卻是偏雄性的性別比例。對同一物種而言,其不同的年齡階段或環(huán)境條件下資源的存活彈性系數都不一樣,其性別比例也將因年齡階段的不同或環(huán)境條件的差異而發(fā)生改變,該模型因而也解釋了包括人類在內的很多物種在局部范圍內出現的性別失調現象。
該研究結果發(fā)表在開源性雜志PLOS ONE上。
論文信息:Wang R-W, Wang Y-Q, He J-Z, Li Y-T (2013) Resource Elasticity of Offspring Survival and the Optimal Evolution of Sex Ratios. PLoS ONE 8(1): e53904. doi:10.1371/journal.pone.0053904.
