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生与老的交融

2012-06-25方舟子

飞碟探索 2012年3期
关键词:蜉蝣哺乳动物交配

■ 方舟子

太平洋大麻哈鱼在2岁~8岁的时候(具体年龄与种类和地点有关)开始了它们一生中唯一一次洄游,从太平洋游到河流、湖泊产卵,游泳距离有的长达上千千米。在到达产卵地点的时候,大麻哈鱼体内的皮质激素含量急剧升高,雄鱼身体变得通红。皮质激素是在紧张状态下肾上腺分泌的激素,对身体会造成伤害,使消化系统、免疫系统的器官和组织萎缩,并经常出现冠心病。而且在交配、产卵的过程中,大麻哈鱼停止进食。在皮质激素和绝食的双重打击下,所有的大麻哈鱼在交配、产卵后都将很快死亡。

这听上去似乎很悲惨,却有其合理的因素。大麻哈鱼选择的产卵地点,对其后代相当安全,而且小型食物丰富,有助于鱼苗快速成长。但是这些小河流、湖泊却不能为成年的大麻哈鱼提供足够的食物,让它们重返大海。在这种情况下,大麻哈鱼最好的选择便是为了传宗接代而牺牲自己:停止进食,为后代省下食物;让肾上腺大量分泌皮质激素,把身体保持在极度兴奋状态。雌鱼把原来供给消化系统的能量和营养物也都用于产卵,以便尽量增加产卵数目。雄鱼为了争夺最佳产卵地点以便把雌鱼吸引过来而猛烈地争斗。把所有的能量、资源都投入生育之中,在大功告成后就没有必要再活下去了。它们的尸体还能成为后代的食物。

和太平洋大麻哈鱼不同,大西洋大麻哈鱼并不做一锤子买卖。它们一生中能多次洄游、产卵,多达六次。虽然它们洄游的距离并不比太平洋大麻哈鱼短,但是它们为返回大海小心地保护自己的身体。它们体内的皮质激素水平较低,这可能是其寿命较长的原因。不过,在经过几次洄游后,大西洋大麻哈鱼也会得严重的冠心病。它们无法避免衰老,只是使衰老过程相对延长。

还有许多鱼能够生存、繁殖许多年。例如石斑鱼和鲟鱼的寿命可长达150年,甚至某些年龄极大的石斑鱼仍然能正常产卵,没有出现肿瘤或其他衰老迹象,它们不仅比大麻哈鱼,也比哺乳动物老得更慢。为什么有的动物能够活这么长的时间,有的生命却那么短暂?我们必须意识到,在自然选择的作用下,对生物体至关重要的是能留下、传播自己的基因,自身寿命的长短并非关键。因此,不惜牺牲自己一次性地留下尽量多的后代,和注意保护自己细水长流地多次生殖,都是可以采纳、能够获得成功的策略。在后代的多寡和寿命长短之间,可以用不同的方式找到平衡点。

脊椎动物中很少有像太平洋大麻哈鱼那样生育后就死亡的,在鸟类和哺乳类中更是没有。这是因为鸟类和哺乳类对其后代不能只生不养,离开了父母的照顾,新生的后代难以存活。鸟类和哺乳类的父母也能通过多次生育而获得哺育经验,更好地照顾后面出生的后代。因此对它们来说,多次生育有额外的好处。在哺乳动物中,唯一一种生活方式与太平洋大麻哈鱼有类似之处的物种是澳大利亚的小型有袋类——袋鼯。和大麻哈鱼相似,雄性袋鼯在生殖季节(在其1岁时)有异常大的肾上腺,分泌大量的皮质激素,适应激烈争夺配偶的需要。在过量皮质激素的损害下,几乎所有的雄性袋鼯都在经过一个交配季节后很快死亡。而雌性袋鼯会活得更长,许多在养好第一窝后代后死亡,有的能活到第二年。

许多无脊椎动物通过卵、蛹度过冬天或旱季等恶劣的季节,在合适的季节发育成熟,交配、产卵后死亡。这样的好处是可以避免成虫浪费资源去对付恶劣的季节,而把所有的能量都投入繁殖中。许多昆虫都采取这种策略,最极端的是蜉蝣。蜉蝣的幼虫可在水下生活数年,但在发育成成虫后,在几天甚至几小时内就必须完成交配、产卵,然后死亡。蜉蝣从幼虫发育成成虫时,已有完全成熟的卵和精子,但是却完全缺乏嘴和肠子。它们已注定了无法进食,将很快死亡。蜉蝣的祖先生活于大约3亿年前,其中有的是庞然大物:翅膀可长达46厘米。它们也都有强壮的嘴,表明它们是可怕的肉食者。它们也应该有比现代蜉蝣长得多的寿命。从这种长寿的、肉食性的庞然大物进化出现在短命的、不能进食的微小蜉蝣,表明短命同样能有生存的优势。

蜉蝣是昆虫纲的一个目,也有其他目的昆虫多次进化出短暂的成年寿命。有的成年昆虫甚至“有意”加速死亡。和蜉蝣一样,天蚕蛾成虫也不进食,在发育出来后的几天内交配、产卵。然后它们变得异常活跃,加速耗尽能量而死。在激烈运动时,其翅上的鳞片很容易掉落,使它们的形态变了样。这样,那些吃了它们的天敌就不熟悉它们的本来面目,有助于保护其后代在发育成成虫后少遭天敌的追捕。有的天蚕蛾成虫的味道不好吃,在生殖后生存的时间较长。它们翅上的鳞片不容易掉落,它们也不试图破坏自己的形态。相反,它们的翅上有非常显眼的图案,用以警告天敌:别吃我,我的味道不好吃。

生殖在许多方面都增加了个体衰老的速度和死亡的危险。个体需要花费精力寻找配偶、保护领地、争斗、交配;需要有特定的器官、组织从事这些活动;需要花费能量用于制造卵子、精子,对雌性哺乳动物而言还要负担胚胎发育;哺乳动物和鸟类还需要花费大量的精力照看自己的后代。所有这一切,都能增加体细胞的磨损,加速身体的老化。

生殖对许多动物寿命长短的影响非常明显。如果雌性甲虫和蝇类不生殖,它们通常能活更长的时间。有一个实验表明,如果把雄性果蝇和雌性果蝇分开喂养,它们的寿命都比混合喂养延长了。这一现象在雄性果蝇身上更为明显。当雄性果蝇和雌性果蝇一起喂养时,雄蝇的翅膀特别容易因为求偶和争夺配偶的争斗而损伤,存活时间都不超过40天。但那些与雌性果蝇分开喂养的雄性果蝇,80%能活过60天。

在哺乳动物中也有类似的情况。雄性袋鼯通常在交配后很快死亡,而那些没有交配机会的雄性袋鼯则可以多活二三年。雌性红鹿如果把幼鹿抚养到断奶,就可能因为体内没有足够的脂肪用于过冬而死亡。而那些未怀孕或者幼鹿出生不久就夭折的雌鹿,更可能安全地过冬。而且,雌鹿的年龄越大,生殖带来的危险就越高。在10岁以前,哺乳雌鹿的死亡率低于10%,之后死亡率迅速上升,到14岁时超过40%。

幸运的是,生殖对人类寿命的坏影响似乎不大。相反,承担了更大生殖负担的女性,寿命反而一般要比男性长。但是不管怎样,有性生殖已决定了我们人类也无法逃避衰老、死亡的命运。衰老、死亡是我们为了基因的永生而不得不付出的代价。

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