性冲突、定向性选择与表型可塑性共同驱动极端表型变异的进化

在选择作用面前，自然种群中广泛的表型变异如何得以维持，是进化生物学中的一个核心问题。我们以水黾 Microvelia longipes 为研究对象探讨这一问题；该物种雄性用于雄雄竞争以争夺支配地位的后足长度表现出显著变异。通过对近交系开展反应规范实验，我们证明了表型可塑性有助于扩展表型变异，但要产生自然种群中所观察到的广泛性状表达范围，还需要较高的遗传变异。以促进性状夸张化为目标的实验进化表明，定向性选择不仅未能削弱雄性后足长度的变异，反而将其放大至超出自然分布的范围。此外，仅限于雄性的、偏向支配优势的选择在雌性中产生了显著的繁殖力代价，这凸显了由雌性驱动的性冲突在限制雄性夸张第二性征方面的作用。我们的研究结果表明，性拮抗选择与定向性选择共同产生了较高的遗传变异，而表型可塑性则进一步将其扩展为雄性武器大小的广泛表型分布。这为自然界中雄性夸张武器高度变异性的存在提供了经验性解释。

在选择作用的背景下，自然种群中广泛的表型变异如何得以维持，是进化生物学中的一个核心问题。我们以水黾 Microvelia longipes 为研究对象探讨这一问题；该物种雄性的后足长度存在显著变异，而后足被用于雄雄竞争中的支配地位争夺。通过对近交系开展反应规范实验，我们表明表型可塑性有助于扩展表型变异，但要产生自然种群中所观察到的广泛性状表达范围，还需要较高的遗传变异。以性状夸大为选择方向的实验进化研究显示，定向性选择不仅不会削弱雄性后足长度的变异，反而会将其放大至超出自然分布范围。此外，仅限于雄性的、偏向支配地位的选择在雌性中产生了显著的繁殖力代价，凸显了由雌性驱动的性冲突在限制雄性夸张第二性征方面的作用。我们的研究结果表明，性拮抗选择与定向性选择共同产生了较高的遗传变异，而表型可塑性进一步将这种遗传变异扩展为雄性武器大小的广泛表型分布。这为自然界中雄性夸张武器高度变异性的存在提供了经验性解释。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.18.745420v1?rss=1

🏷️ 性冲突 定向性选择 表型可塑性 极端表型变异 雄性武器进化 实验进化