在物种形成的假说里,生殖隔离是生物为了适应不同环境演化出性状不同的表徵所造成的结果,若这个为了适应环境所演化的性状表徵与感官功能相关,则此物种形成的模式又称作感官驱动之种化(speciation by sensory drive),而且此两族群为了适应环境演化出两种不同形式的感官通常也会造成两种不同的择偶偏好,进而形成交配前的生殖隔离,非洲维多利亚湖的慈鲷科族群正好是研究脊椎动物进行此类种化作用的经典案例。

慈鲷科鱼类是热带淡水水域常见的物种,以母鱼口腔育幼的行为着名,广泛分布于非洲、南美、印度等,在非洲则可于维多利亚湖群、马拉威湖群与坦甘尼咯湖群所见,而这三大湖群中就属维多利亚湖群历史最年轻(25到75万年),甚至在更新世(11万年前)曾经乾涸过,重新填水回到原本状态的时间是一万五千年前,因此目前湖内的生物相可说是非常近期的演化结果;实验证实,维多利亚湖群的慈鲷科鱼类适应辐射发生时间也是非洲湖群中最近期的,且以粒线体DNA分析其物种间的遗传差异,分析结果也显示属维多利亚湖群鱼类族群之间差异最小,其遗传差异是马拉威湖群族群间的十分之一。因此,维多利亚湖群的慈鲷科分化的族群间仍保有许多祖先的基因形式,且若有基因在族群中出现频率已固定,则此基因可能与因应不同环境而产生的适应辐射有关。

感官演化加速物种形成(speciation by senso

图一、环境光线影响母鱼择偶偏好。a. 在一般白光的情形下,母鱼可辨认出同种的公鱼并选择与其交配。b. 在单色光的环境中,母鱼失去辨认我族的能力因而无法选择同种公鱼交配。(Terai et al., 2006)

慈鲷科公鱼在繁殖季节会展现与一般季节不一样的体色以吸引母鱼,此繁殖体色的多样性也是此水域内丰富的族群多样性,因此有科学家假设性择造成母鱼对公鱼的繁殖体色有不同偏好,可能进而造成该慈鲷科物种的多样性。在一般择偶情况下,母鱼偏好体色较鲜艳的公鱼。这显示了母鱼的色彩视觉会深深影响其择偶偏好。

科学家进一步在实验室操纵水体环境光源并测试母鱼对不同族群公鱼的择偶偏好:在白光的环境下,母鱼可以清楚辨认不同族群公鱼的繁殖体色,并且展现对同种公鱼的择偶偏好;但若给予此环境一单色光,会使母鱼无法以视觉辨认不同的公鱼繁殖体色,而无法展现对同种公鱼的择偶偏好。科学家更进一步发现,不同繁殖体色的慈鲷物种也具有不一样的色彩敏锐度,尤其体色偏红的族群之视觉对红光最敏感,体色偏灰蓝的族群之视觉对蓝光最敏感,显示母鱼择偶时偏好的体色即为其视觉感官最敏感、容易侦测的颜色,也就是在无交配后生殖隔离的情形下,视觉敏锐度差异造成的择偶偏好差异可能为其生殖隔离机制(图一)。

连结:感官演化加速物种形成(speciation by sensory drive):以非洲维多利亚湖慈鲷科鱼类为例(下)

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