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第1章
史前动物的繁殖

宽足袋鼩是澳大利亚特有的一种有袋类动物,体型与老鼠相近。对于雄性宽足袋鼩而言,繁殖季节是生命中的一个特殊时段。这种动物在不到一岁时就会突然丧失生精能力。因此,不管它们体内还有多少“存货”,都是时候“交货”了。在这种生理变化的刺激下,雄性宽足袋鼩会在接下来的几周内痴迷于交配。它们展开了一场“精子竞争”,希望尽可能让更多的雌性受孕,那小小的身体里藏着繁殖的疯狂欲望。它们可以连续交配数小时,直至筋疲力尽。最终,这些能量消耗会严重影响雄性宽足袋鼩的身体机能。它们体内的压力荷尔蒙陡增,导致免疫系统崩溃。它们开始掉毛,因感染而染上重病,甚至出现内出血症状。尽管如此,它们还是不知疲倦地继续交配,直到全部死亡。死于频繁交配是每只雄性宽足袋鼩的宿命(这绝对称得上是一种轰轰烈烈的赴死方式。)这种行为被称为自杀式繁殖,或者用生物学术语来说,是终生一胎。这些小型哺乳动物为了繁殖付出了生命的代价。

演化导致了如此奇特夸张的繁殖行为,也反映出地球上生命的多样性和复杂性。毕竟,地球上的生物都是繁殖行为的直接结果,这是生命过程中的基本环节。简单来说,一个物种不繁殖便会灭绝,没有什么能够永生。但从某种角度来看,繁殖能力像是欺骗死神的把戏。个体可以留下基因遗产,将自己独特的性状传给下一代,这无意中推动了该物种的延续。

生物体可以通过无性繁殖或有性繁殖产生后代。

无性繁殖是不通过受精产生后代的繁殖方式,只需单个亲代即可产生多个与其基因相同的后代(克隆体)。无性繁殖是那些不可移动的生物体的理想选择。这种繁殖方式简单快捷,所需的能量很少,常见于珊瑚、海绵、植物和昆虫等多个物种。但鱼类或爬行动物很少进行无性繁殖,也没有哺乳动物会进行无性繁殖。

有性繁殖是通过受精产生后代的繁殖方式,需要雌雄性个体共同创造有繁殖能力的后代。有性繁殖又分为体内受精和体外受精。哺乳动物是体内受精(性器官结合)。雌性鲑鱼将其卵子排放到水中(产卵),等待雄性鲑鱼排放精子并使卵子受精,这是体外受精。有性繁殖的过程更加耗时,需要雌性和雄性个体共同参与,并可能需要耗费巨大的精力。比如我们人类,寻找合适的伴侣时就需要投入大量精力。尽管如此,性行为导致了变异和具有独特基因的后代,这些后代的基因是其父母基因的重组。基因重组使得其后代更加强壮,也更容易生存和繁衍。

大多数物种采用单一的繁殖方式,但有些生物体有能力以两种方式进行繁殖。这在脊椎动物中很少见,但许多无脊椎动物,如蚯蚓和蜗牛,同时拥有雄性和雌性的生殖器官(它们都是雌雄同体的动物),而且许多都能自体受精。不过通常情况下,它们还是会进行有性繁殖。一些鱼类也是雌雄同体,如小丑鱼,它们出生时是雄性,之后可以转为雌性,因此能够进行有性繁殖。

对于现生动物而言,想要确定个体的性别很容易,不一定要通过性器官辨识。许多动物具有区分雄性和雌性的外部特征,被称为性别二态性。这些差异有时十分招摇,通常在雄性身上最为明显。例如雄狮有鬃毛,大多数种类的雄鹿有鹿角,雄孔雀有花纹繁杂、色彩艳丽的尾巴(尾羽)。在一些物种中是雌性展现出这样的特征。比如瓣蹼鹬,这种滨鸟的雌鸟体型比雄鸟大,婚羽更鲜艳。性别二态性不仅可以区分性别,而且在展示、支配和竞争方面也发挥着特殊的作用。这是由性选择驱动的,是达尔文自然选择的一种形式。在性选择驱动下,性特征有助于个体成功找到配偶、进行繁殖。每个物种都有自己进行(或尝试进行)性行为和基因传递的方式。其中一些行为,如通过跳舞打动异性、建造最好的巢穴、准备礼物等可能都经过精心的设计,极其复杂,甚至可能赔上性命(如宽足袋鼩的“精子竞争”)。生物体有如此巨大的多样性,演化出了丰富的生殖策略,每种策略都对一个物种的延续意义重大。

那么化石的意义呢?为什么化石和性行为很少被放在一起讨论?

如果没有过去数亿年的成功繁殖,你现在就无法读到这本书。这个道理看起来很奇怪,或者说是显而易见。不妨想想,你和地球上的所有生物都是史前繁殖的间接产物,是早已灭绝的祖先们DNA延续的结晶。数以亿计的个体必须在出生、疾病、掠食和自然灾害等重重难关中存活下来,才能达到性成熟,并找到配偶进行繁殖。一代又一代,一个又一个新物种,它们的DNA在你的血管里流动。无论是森林中的植物还是空中飞翔的鸟类,所有生物的演化起源都有迹可循。

然而,我们应该如何从化石中学习繁殖的知识?又能学到什么?引用某部大片的原著恐龙小说中的句子:“有没有人出去,呃,掀开恐龙的裙子看一看?我是说,我们怎么确定恐龙的性别?”

这是个好问题。通常情况下,化石保存下来的只是动物身上的硬组织(如骨头和牙齿)。那些保存了软组织的化石,很少能提供任何关于性别或其生殖策略的信息。因此,除了有证据的推测,还能找到更多信息吗?

在史前动物似乎不会留下繁殖行为证据的情况下,这是一个值得深究的好问题。不过我们可以求助于功能形态学,这是一门研究生物体结构与身体器官功能之间关系的学科。研究形态和功能可能会帮助我们回答关于史前生物及其生活的问题。虽然存在明显的局限性,但我们可以用跟这些史前生物属于同一动物群的现生动物(假如还能找到的话)模拟已灭绝生物体的繁殖策略。

当掌握了繁殖的证据后,又该怎么办呢?本章将揭示繁殖及相关行为演化过程中的重要步骤:交配与怀孕,包括化石中保存下来正在交配的生物体以及有怀孕迹象的生物体,从时间的长河中捕捉那些特殊亲密的时刻,让你大开眼界。 vToQa3daZOhSVPT+Enn+Bi9umJxlkVid0y92gBhu6Z8xx+CAKBN0E5sU05HnpXav

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