西南新墨西哥响尾蛇杂交带防御与探索行为的奥秘:解开物种融合的行为密码

【字体: 时间:2025年04月09日 来源:Scientific Reports 3.8

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  为探究动物气质(temperament)和行为综合征(behavioral syndromes)在杂交事件中的作用,研究人员对莫哈韦响尾蛇(Crotalus scutulatus)和草原响尾蛇(C. viridis)杂交区的蛇进行研究。结果发现不同种群响尾蛇在防御和探索行为上有差异,且杂交个体行为受基因影响。该研究有助于理解杂交动态及物种形成机制。

  在神秘的动物世界里,动物们的各种行为总是让人着迷。动物的气质,也就是在不同情境下行为表现出的一致性差异,还有行为综合征,即不同情境下相关行为的组合,一直是生物学研究的热点。近年来,相关研究不断涌现,让我们对它们在进化中的角色有了更深入的认识。然而,一个有趣却又被忽视的问题是,气质和行为综合征在物种杂交过程中究竟起着怎样的作用呢?要知道,杂交会让个体的遗传和表型变得更加多样,这可能会影响到相关行为组合,进而影响物种的进化,但目前这方面的研究少之又少。
为了揭开这个谜团,来自美国多所高校和研究机构的研究人员踏上了探索之旅。他们将目光聚焦在西南新墨西哥州莫哈韦响尾蛇(Crotalus scutulatus)和草原响尾蛇(C. viridis)的杂交区域。这片位于奇瓦瓦沙漠和索诺兰沙漠之间的过渡地带,成为了研究的天然实验室。研究成果发表在《Scientific Reports》上,为我们理解物种杂交行为提供了宝贵的线索。
研究人员主要采用了以下关键技术方法:首先是野外采样,他们在 2019 - 2021 年间,通过道路和视觉调查收集该杂交区域及周边的响尾蛇;接着对捕获的蛇进行一系列处理,包括性别鉴定、形态测量等;然后运用实验室行为测定法,模拟不同场景测试蛇的防御和探索行为;最后通过基因测序技术,分析蛇的基因组,确定其所属种群和杂交指数(HI,即基因组中来自 C. viridis 的比例)。
下面来看看具体的研究结果:
  • 行为测定:研究人员对 185 条响尾蛇进行了行为测定,涵盖莫哈韦响尾蛇、草原响尾蛇以及它们的杂交后代。在防御性摇尾行为方面,遗传群体和年龄是重要的影响因素。草原响尾蛇摇尾频率明显高于莫哈韦响尾蛇,杂交个体中,基因组中 C. viridis 比例越高,摇尾可能性越大。而在探索实验中,不同种群的蛇在隐藏箱停留时间、象限转换次数以及静止不动时间等方面,均未表现出显著差异。此外,在威胁实验中,只有 24.6% 的蛇进行了防御性攻击,且攻击行为与遗传群体无关。
  • 行为与杂交指数:分析杂交指数与行为的关系发现,杂交个体中,HI 越高,在处理实验中越容易摇尾。但对于其他探索行为,如在隐藏箱停留时间、象限转换次数和静止不动时间等,与杂交指数并无显著关联。
  • 行为综合征:防御与探索:不同种群的蛇在防御和探索行为之间表现出不同的综合征。成年莫哈韦响尾蛇的防御性攻击与静止不动时间、象限转换次数相关;草原响尾蛇的防御性攻击则与在隐藏箱停留时间、静止不动时间以及象限转换次数都有关系;杂交个体中,成年蛇的静止不动时间和象限转换次数与摇尾行为存在关联。不过,幼年个体中未发现类似的行为综合征。
  • 行为综合征:探索与野外行为:研究人员还对比了实验室测定的探索行为和野外的空间、狩猎行为,发现不同种群内部这两类行为之间没有明显的综合征。但综合所有种群来看,野外移动更频繁的蛇,在探索实验中的象限转换次数也更多。
研究结论和讨论部分意义重大。总体而言,草原响尾蛇、莫哈韦响尾蛇及其杂交后代在大多数行为上相似,但在摇尾行为上存在显著差异,这表明摇尾行为可能有遗传基础。杂交个体并未表现出比亲本更弱的行为综合征,而是表现出不同的行为组合,这说明杂交对行为综合征的影响复杂且难以预测。此外,研究还发现年龄对响尾蛇的气质和行为综合征有影响,幼年蛇和成年蛇的行为存在差异。虽然实验室和野外行为之间的联系有限,但研究人员发现实验室探索实验中的象限转换次数与野外移动频率存在关联,这为通过实验室行为推测野外空间生态提供了一定依据。不过,研究也存在一些局限性,例如样本量有限,实验场景与自然环境有差异等。未来还需要更多研究,进一步探究气质和行为综合征在物种生存、适应和生殖隔离中的作用,这将有助于我们更深入地理解物种间的差异以及物种形成的机制。
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