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拟态的动物到底是怎样进化来的呢?自然界还有哪些有趣的拟态?(题目多图预警)

2023-12-17 15:20| 来源: 网络整理| 查看: 265

搞化学生态学的终于找到了跟搬砖课题有关的问题了,决定认真回答一下!

拟态(Mimicry) 是生物采取的“防御战略(或者攻击战略)”的其中一种,通过模拟其他生物(物体)来达到保护自己不受到捕食者攻击,或者攻击目标的目的。通常我们可以看到的“拟态同好会成员”很多都是食草动物。至于为什么是食草动物只能说这是一个令人感到悲伤的故事......

自然界的竞争非常地激烈,对于食草动物来说,它们的食物(植物们)点了无数技能点在抵御自己身上,比如物理防御(长刺,长硬之类),化学防御(各种有毒的二次代谢产物),生物防御(比如蚁植物里住了很多像保镖一样的蚂蚁,一旦有敌人出现了蚂蚁就会像疯了一样上去一顿揍)。食草动物们感到心很累,但是为了生存还是得让自己适应下去。还没等他们完全适应,望身后一看,一堆捕食者虎视眈眈地盯着自己。正如谚语里说的

“Between the devil and the deep blue sea”

食草动物们通过各种方式来试图绕过(克服)植物们的防御,在此之上,它们还开发出了一系列对抗捕食者的措施。其中一种就是“拟态”。

正如植物有各种各样的防御策略,捕食者们有各种各样的进攻措施,作为被夹在中间的它们来说,防御战略也多得令人感叹。就连拟态都有好多好多种。接下来介绍几种拟态,让你们看看它们是有多努力!

首先从最常见的几种拟态开始:

Batesian mimicry

From Campbell Biology Ninth Edition, Jane B. Reece et al. (2010) Benjamin Cummings

右边是真正的毒蛇,左边是它的无毒的模仿者。无毒的生物模仿有毒的生物让捕食者误以为自己是有毒的这种类型的拟态叫做“Batesian mimicry”。记住,进行Batesian mimicry的生物在凶恶的外表下都有颗无毒的心。

Müllerian mimicry

From Campbell Biology Ninth Edition, Jane B. Reece et al. (2010) Benjamin Cummings

左边和右边的两种生物都是有毒的,有毒的生物互相模仿的这种拟态叫做“Müllerian mimicry”。为什么有毒的生物会互相模仿呢?—因为它们不够毒!

设想环境里面有A,B,C,D,4种有毒的虫子,还有一个吃它们的鸟。ABCD4种虫子它们发出的“我是有毒的哦”的信号的表现方法各不相同。某一天,一只鸟吃了B,然后中毒了,他感到很不舒服,但是因为B没那么毒,所以过几天也就好了。但是对于吃虫的鸟来说,好好放着的食物不吃为什么要专门去吃有毒的家伙,所以渐渐地它学会了不去吃B。对于ACD来说,它们也很愤慨,明明我也在警告你我有毒,为什么你那么傻还没学会?!所以它们就索性去模仿B,最后有毒的大家都越长越像。

也就是说,进行“Müllerian mimicry”的生物,有毒但又不够毒的它们互相拟态是为了降低智商不太高的吃自己的鸟的学习成本。

我为什么在这里说了几次“有毒但是不够毒”是因为,对于捕食者来说,如果自己的食物是毒到吃了立马死的程度的话就没有“学习”可言。反之对于被吃的生物来说,“我明明那么有毒还是会被吃”的这种憋屈感无法消散。这时候这种超有毒的生物会进行另外一种拟态:

Emsleyan/Mertensian mimicry

因为自己超有毒所以捕食者一旦吃了自己就死了也不存在学不学习的问题。所以它们怎么跟捕食者说自己有毒捕食者都风声太大听不清。所以这个时候这种超级有毒的生物就会越长越像一些有毒但却不是很有毒的生物,而达到避免被吃的目的,这种拟态就叫做“Emsleyan/Mertensian mimicry”。

攻击拟态(Aggressive mimicry)

说了这么多被捕食的生物的拟态,其实捕食者们也进行各种各种的拟态,与其说是拟态不如说是“隐蔽色”。通常进行攻击拟态的捕食者会模拟环境而让被捕食者察觉不到自己的存在。

说着这么多“形态上”的拟态,而且解释的时候为了好理解用了很多自己都看不过去的表达方法,在这里必须得说明一下。

从上面看下来,对生物学不太熟悉的人可能会疑惑,“那些相互模仿的动物们为什么知道要模仿对方”?其实,它们没有那么聪明,也不是自己主动想去模仿对方,是“没有长得像蛇的虫子都被鸟吃掉了”,所以在人类看来虫子是在“模仿”蛇,但是实际上决定虫子长什么样的不是虫子自己,而是吃它们的鸟。不管是上面介绍的任何一种拟态还是下面即将介绍的化学拟态都是这一个道理。其实这整篇答案搞明白这个就够了。

为什么会在“化学拟态”之前先解释上面的那一大堆,是想表达,某个物种进行怎么样的“拟态”是由给他选择压力的另外的物种(环境)所控制的。所以在我们人类看来,拟态很容易被单纯理解成“长得像”,其实还有很多拟态不一定是“长得像”

化学拟态

有很多动物视觉非常不发达但是嗅觉很发达,所以为了骗过这些动物,上面的“形态上”的拟态都不管用,得用到“化学拟态”。蚂蚁就是其中一例。(从下面开始就开始跟自己研究室的研究有关)

蚂蚁的视力非常不发达,鉴别是不是自己同伴是靠chemical profile。对于蚂蚁来说体表的碳氢化合物(cuticular hydrocarbons)是用来区别自己人和别人的chemical profile。体表碳氢化合物对于昆虫来说在维持水分等方面是不可或缺的。不同种类的蚂蚁的体表碳氢化合物的组成比当然是不同的甚至不同colony之间都有很大差异。

但是有些生物利用了这一点,模拟对方的体表碳氢化合物来达到“拟态”的效果,这种拟态被叫做“化学拟态”。虽然在人类社会里这种拟态没什么存在感但其实在自然界化学拟态不能再普遍。以蚂蚁为例,蚂蚁是真社会性生物,通常通过化学拟态试图骗过蚂蚁的生物都是为了得到蚂蚁的“照顾(care)”。

到此为止是最常见的化学拟态—“模仿对方”

接下来,在马来西亚的热带雨林里有让蚂蚁住进自己身体里保卫自己的蚁植物(ant-plants)。但是在调查中发现,这些蚂蚁的巢穴里面还有蟑螂之类的其他昆虫。在调查了这些昆虫的chemical profile之后发现它们大多都进行了上面所说的化学拟态,但也发现了少数的异例。

在调查了一种蟑螂的chemical profile之后发现,在饲育它几周之后chemical profile都没有变化(通常进行化学拟态的生物的chemical profile都不太稳定),而它“模仿”的生物-蚂蚁在饲育几周之后发现体表碳氢化合物的其中很多成分大幅减少,总量也大幅减少。这有可能不是蟑螂去模拟蚂蚁,而是蟑螂改变蚂蚁的chemical profile让它变成跟自己一样的的一种很罕见的化学拟态。

另一个例子更离奇,在蚂蚁的巢里面还发现了Arhopala属(一种蝴蝶)的幼虫。在分析了它的chemical profile之后发现,它体表完全没有碳氢化合物。上面也说了体表碳氢化合物对于昆虫来说非常重要,作为昆虫没有碳氢化合物是一个非常罕见的事情。在详细调查了体表成分之后,发现体表的主要成分跟蚁植物的叶片上的“蜡”的化学成分很相似。这可能是昆虫模拟植物的一种拟态方式,也是世界上第一次被发现有这种类型的拟态。

最后,要想拟态必须得有“选择压力”,至于题主问的有没有拟态成人的可能,我只能说如果真的有一个持续很长时间的,使他们不得不”拟态成人“的选择压力的话倒是有可能,但是不太现实。其次,拟态不是无限制的,你可以发现很多长得很像蛇的虫子,但是仅仅是“长得像”,体型还是虫子。拟态不是变魔术,不能变得一模一样。

最后关于动物幼体很可爱的问题,这有可能是哺乳动物的共同特征,哺乳动物的幼体都有很多共同的“可爱”特征,这只是由于你是哺乳动物,你需要照顾你的下一代。而你恰好是哺乳动物,所以你判断“是不是需要你照顾的下一代”的特征也恰好更其他哺乳动物很像。这跟拟态没什么关系,就像你去看虫子的幼体估计不会觉得很可爱是一样的,与人类亲缘关系越近的动物你越“有可能”觉得它的幼体很可爱。

最后如果对人类和猫狗等可爱动物的bond感兴趣的话可以看看这篇Science上的文章,是讲关于人类和狗的bond的:Miho Nagasawa et al. (2015) Oxytocin-gaze positive loop and the coevolution of human-dog bonds. Science

如有什么错误请指正。

References

Campbell Biology Ninth Edition, Jane B. Reece et al. (2010) Benjamin Cummings

Inui. Y et al. (2015) Various Chemical Strategies to Deceive Ants in Three ArhopalaSpecies (Lepidoptera: Lycaenidae) Exploiting MacarangaMyrmecophytes Plos one



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