吃一顆“小藥丸”，雄性蝦變成雌性

在地中海，生活著故事的主角—— Hippolyte inermis，俗稱海草蝦。這種蝦一般不起眼。然而，科學(xué)家們逐漸發(fā)現(xiàn)這些小家伙有些奇怪。

在正常情況下，海草蝦自然發(fā)育成雄性，但它們也可以從雄性轉(zhuǎn)變?yōu)榇菩浴?“變性”現(xiàn)象在海洋中并不少見。海洋中的性別轉(zhuǎn)變，無(wú)論是雄性轉(zhuǎn)變?yōu)榇菩?，還是雌性轉(zhuǎn)變?yōu)樾坌?，都是維持生殖優(yōu)勢(shì)的一種策略。

一般來(lái)說(shuō)，連續(xù)雌雄同體（意味著它們?cè)谏^(guò)程中改變性別）的動(dòng)物通常在性別轉(zhuǎn)變階段具有雙性性腺，以響應(yīng)荷爾蒙調(diào)節(jié)并改變性別。但令人困惑的是，海草蝦的成年雄性沒(méi)有睪丸（具有卵巢和睪丸性腺細(xì)胞的雙性性腺）。它們的雄性性腺不受卵巢分泌激素的影響，也沒(méi)有雌性性腺芽。

為了揭開海草蝦性別轉(zhuǎn)變的秘密，科學(xué)家們花了很長(zhǎng)時(shí)間追蹤海草蝦群體，發(fā)現(xiàn)雌性海草蝦中存在著來(lái)自兩種完全不同的“蝦生命軌跡”的個(gè)體。代號(hào)為Alpha的雌性體型更大，由性成熟的雄性個(gè)體轉(zhuǎn)變而來(lái)。另一種雌性海草蝦，代號(hào)為Beta，體型較小，性成熟時(shí)為雌性，從未經(jīng)歷過(guò)性別轉(zhuǎn)變。兩種雌性也有不同的生長(zhǎng)速度和性成熟時(shí)間。阿爾法雌性在冬季從雄性轉(zhuǎn)變而來(lái)，而貝塔雌性直到夏季才性成熟。季節(jié)與性別如此明顯的相關(guān)性，讓科學(xué)家們意識(shí)到，很可能與季節(jié)變化相關(guān)的環(huán)境因素影響了雌性的發(fā)育過(guò)程。

研究人員分析了海草蝦的腸道內(nèi)容物，發(fā)現(xiàn)雄性和雌性海草蝦的飲食與雌性顯著不同。雄性和雌性以微藻、大型藻類、苔蘚植物和有孔蟲為食，而雌性主要以硅藻為食，這當(dāng)然取決于它們性成熟的季節(jié)。主導(dǎo)雌性飲食結(jié)構(gòu)的黃芩小變種在夏季爆發(fā)，這與雌性出現(xiàn)的時(shí)間非常吻合。科學(xué)家推測(cè)，這種硅藻可能與幼蝦的“選蝦”有關(guān)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)研究，科學(xué)家證實(shí)這種硅藻中的某種代謝物可以促進(jìn)幼蝦雄性性腺快速凋亡，然后少量未分化的細(xì)胞會(huì)迅速分化為雌性性腺。蝦變成雌性。

春季出生的幼蝦在年幼時(shí)就選擇成為雌性，這不僅改變了個(gè)體的生活，而且對(duì)種群也非常重要。雖然貝塔雌性不如阿爾法雌性大，但科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，蝦群每年春季和秋季有兩個(gè)出生高峰，分別為一小和一大。其中，雌性在9月交配產(chǎn)卵，是秋季生育高峰的主力軍。他們的存在維持了人口中適當(dāng)?shù)哪信壤@對(duì)于人口繁殖至關(guān)重要。

至此，海草蝦的性發(fā)育模型終于有了一些清晰的邏輯?？茖W(xué)家推測(cè)，海草蝦可能采用了幼蟲多型策略，其中后代包括具有不同發(fā)育模式的幼蟲。夏季發(fā)育的幼蝦借助周圍豐富的硅藻，“毫不猶豫”地成為貝塔雌蝦，并在秋季產(chǎn)下大量卵。秋冬出生的幼蝦不受環(huán)境影響，會(huì)“遵循規(guī)則”成為雄性。當(dāng)它們長(zhǎng)大后，它們會(huì)“考慮”成為阿爾法雌性?？茖W(xué)家認(rèn)為，海草蝦經(jīng)歷的種種煩惱，不僅是由于食物來(lái)源的季節(jié)變化，也是為了抵抗周圍其他十足類和魚類帶來(lái)的生存壓力。這是大自然評(píng)估形勢(shì)并努力生存的能力的另一個(gè)很好的例子。

海洋酸化使硅藻變得毫無(wú)用處

研究海草蝦數(shù)十年的科學(xué)家開始擔(dān)心該物種的安全。隨著二氧化碳排放量的增加，海洋環(huán)境逐漸呈酸性，影響了大量生物，海草蝦類群的“變性大師”黃芩也不例外?？茖W(xué)家從海水中提取硅藻并在實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)它們。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水的pH值從8.2下降到7.7時(shí)，黃芩掌握的“變性技術(shù)”似乎失去了作用。

研究人員收集了在pH 8.2和pH 7.7水域中生長(zhǎng)的硅藻，并將它們喂給海草蝦幼蟲。飼喂pH 8.2條件下生長(zhǎng)的硅藻25天后，海草蝦的雌性比例可達(dá)63.42.8%，而飼喂pH 7.7條件下生長(zhǎng)的硅藻僅產(chǎn)生36.35.9%的雌性，這幾乎是雌性的比例（ 31.75.6%)在不吃硅藻的陰性對(duì)照組中幾乎相同。換句話說(shuō)，在pH 7.7下培養(yǎng)的硅藻不能再賦予海草蝦變性的能力?？赡苁枪柙甯淖兞俗陨淼拇x反應(yīng)，誘導(dǎo)雄性性腺凋亡的神秘物質(zhì)也發(fā)生了變化。想想自然環(huán)境中的情況，雌性可能會(huì)因此而大幅減少，而海草蝦也會(huì)被莫名其妙地剝奪了它們花了不知道多少時(shí)間才摸索出來(lái)的“變性”方法。