與小小螢火蟲結(jié)緣的女博士

　　一提到螢火蟲，莎拉-劉易斯能談得滔滔不絕。莎拉在美國塔夫斯大學(xué)研究進(jìn)化生態(tài)學(xué)，一天晚上，她穿過馬薩諸塞的一片草場，看到入夜以來，第一批的螢火蟲升入空中，它們尾部還時(shí)不時(shí)地閃著光。她告訴我們，在這片草場一共有6種螢火蟲，每種有著各自獨(dú)特的閃光方式。

　　草場的一邊是其中一種螢火蟲的“領(lǐng)空”，這種螢火蟲(Photinus greeni)每間隔三秒就連續(xù)閃兩次光；小溪附近有另一種螢火蟲(Photinus ignitus)，它們每五秒閃一下；小樹林旁的這種螢火蟲(Pyractomena angulata)是莎拉的最愛，走到這里給人一種非常特別的感覺，“好像是在下雨，只不過雨點(diǎn)是橙色的，還在空中閃爍！”莎拉興奮地說。

　　在空中發(fā)光的那些螢火蟲都是雄性，莎拉指了指地上，雌性都在草地上，仰望著天空。她們在天空中眾多雄性中尋找著“心中”的“白馬王子”，她們的“審美標(biāo)準(zhǔn)”就是雄性們尾部的閃光。有時(shí)雌性螢火蟲自己也閃一兩下回應(yīng)雄性。莎拉拿出來一支發(fā)光筆，精確地模仿著其中一種螢火蟲(Photinus greeni)閃了兩下，果然，地上有一只同類的雌性螢火蟲也閃了一下光做出“答復(fù)”。

　　“很少有人注意到螢火蟲這種獨(dú)特的“交談”方式，螢火蟲的‘語言’其實(shí)也很容易模仿。”莎拉解釋說。

　　在莎拉看來，這片草場其實(shí)是螢火蟲的大舞臺，16年以來，莎拉一直來這里解讀這“劇情”背后的進(jìn)化學(xué)因素。

　　莎拉是1980年在杜克大學(xué)讀研究生的時(shí)候開始對螢火蟲著迷的，盡管那時(shí)她研究方向是珊瑚礁魚類。當(dāng)時(shí)莎拉正準(zhǔn)備去中美洲伯利茲考察，等經(jīng)費(fèi)批下來就動(dòng)身。閑來無事坐在后院里，她竟被螢火蟲的表演吸引住了。自此，她就與螢火蟲結(jié)下了不解之緣。

　　“帥哥”多，“美女”少

　　“讓我驚奇的是，在這不到半公頃的地方，有幾百只雄性螢火蟲，而雌性卻只有那么兩三只。”莎拉說。雌雄比例如此懸殊的情況下，種群就會經(jīng)歷一場特殊的進(jìn)化演變。假如哪一只雄性“獨(dú)具魅力”，他交配的機(jī)會就會多一些。這就意味著，他的這種“魅力”也就能傳到下一代中去。這樣以來，幾千代之后，整個(gè)種群就會發(fā)生變化了。

　　達(dá)爾文也曾提到過這一過程，稱之為“性選擇”，早在1871年他就以雄鹿為例解釋過這一過程。不過，達(dá)爾文沒有提及過螢火蟲。一直以來，也沒有人解讀過螢火蟲的“語言”。直到了二十世紀(jì)60年代，佛羅里達(dá)大學(xué)昆蟲學(xué)家詹姆斯•洛伊德破解了北美螢火蟲的“語言”。

　　莎拉發(fā)現(xiàn)還有許多關(guān)于螢火蟲的奧秘沒有答案，于是，她毅然把研究方向從魚類轉(zhuǎn)到螢火蟲，并在哈佛大學(xué)展開了博士后研究。

　　北美螢火蟲的幼蟲首先在地下生活兩年，成蟲的生命只有兩個(gè)星期，這段時(shí)間它們通過“光語言”就行擇偶，然后交配、產(chǎn)卵。莎拉的研究剛剛起步的時(shí)候，人們對螢火蟲知之甚少，到底雌蟲只交配一次就產(chǎn)卵，還是她們在產(chǎn)卵前會同多個(gè)雄性交配，沒有人知道。正如莎拉所說：“‘熄燈’之后，沒有人知道到底發(fā)生了什么。”

　　她晚上出來尋找交配中的螢火蟲，在旁邊插個(gè)小旗子來標(biāo)明位置，每半個(gè)小時(shí)觀察一次，莎拉驚訝地發(fā)現(xiàn)它們幾乎整晚都在交配，直到黎明，一對對才“依依不舍”地分開，然后，雌蟲就紛紛去產(chǎn)卵了。

　　近年來，對螢火蟲DNA分析揭示出它們是如何進(jìn)化的。螢火蟲的祖先很可能只在幼蟲階段才發(fā)光，成蟲不發(fā)光。而且發(fā)光是對捕食者的一種警告，幼蟲能夠分泌一種非常苦的化學(xué)物質(zhì)，捕食者一看到亮光就知道不是什么美食。

　　早先的螢火蟲在成蟲階段不發(fā)光，而是通過化學(xué)物質(zhì)來傳遞信息，現(xiàn)在仍有一些螢火蟲不會發(fā)光，而通過化學(xué)物質(zhì)交流。隨著不斷的進(jìn)化，有些“學(xué)會”了這種特殊的“光語言”。這時(shí)，發(fā)光已經(jīng)不再是一種警告，而是交配的信號了。

　　據(jù)莎拉觀察，雌性螢火蟲擇偶條件是相當(dāng)挑剔的，她們一晚上甚至可以跟10只雄性“對話”，而且是同時(shí)“私聊”。不過，她僅同一只雄性交配，通常就是那只她“回復(fù)”最多的。

　　“美女”要什么？

　　雌性螢火蟲的擇偶條件到底是什么呢？莎拉把一些雌蟲拿到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研究，用計(jì)算機(jī)控制的系統(tǒng)來模擬雄性螢火蟲的閃光，密切觀察雌性的反應(yīng)。面對雄性的“搭訕”，有些時(shí)候她們根本不“回復(fù)”，有的雌性偏愛快速的閃動(dòng)，有的喜歡持續(xù)的亮光。

　　為什么她們會有這種偏愛呢？很可能某種特定的閃光有著特定的意義，能反映出雄性螢火蟲的某些特性，譬如說，雌性和這樣的雄性交配后能產(chǎn)下更多的卵。

　　看他的閃光，就知道他有沒有“彩禮”。在無脊椎動(dòng)物家族中，許多動(dòng)物的雄性要負(fù)擔(dān)起幫助雌性喂養(yǎng)后代的責(zé)任。莎拉和她的同事們發(fā)現(xiàn)，雄性螢火蟲也必須要獻(xiàn)上份“彩禮”——伴隨著精液的蛋白質(zhì)包。

　　這些蛋白質(zhì)占據(jù)雄性腹腔中很大的空間，而在雌性繁殖的過程中，這份“彩禮”起著至關(guān)重要的作用。在成蟲階段這兩個(gè)星期內(nèi)，雌性螢火蟲根本不進(jìn)食，有了這份“大禮”，她們就能造出更多的卵。

　　螢火蟲雖小，但也會欺騙。有些家伙雖然“一無所有”，但也學(xué)著人家發(fā)出與眾不同的光，冒充“金龜婿”。發(fā)出這種特別的光其實(shí)并不一定要消耗很多卡路里，發(fā)光所需要的能量相對于飛行要小得多。“既然發(fā)光這么‘便宜’，隨著不斷的進(jìn)化，并不是所有雄性都變得那么有‘魅力’，這又是為什么呢？”莎拉不解。

　　不久前，莎拉抓到了一只非常特別的螢火蟲，她的疑問也得到了解答。這種螢火蟲(Photuris)是螢火蟲中的食肉動(dòng)物，他們專門捕食其它螢火蟲，而且捕食的目的就是為了獲取那些苦澀的化學(xué)物質(zhì)，讓其它動(dòng)物聞到就倒胃口，借此來自我保護(hù)。它們狩獵的目標(biāo)恰恰是那些閃光頻率高的雄性螢火蟲，這些捕食者有時(shí)在空中尋覓，發(fā)現(xiàn)哪個(gè)家伙與眾不同，就俯沖襲擊；有時(shí)它們棲息在草葉上，冒充雌性螢火蟲設(shè)下陷阱，待獵物靠近，就一擊得手。原來，被雌性看上的“帥哥”也被天敵盯上了，難怪“帥哥”沒有泛濫啊。(中國國家地理網(wǎng) 張曉來)