鱼类婚配和体外受精 Fish mating and in vitro fertilization漫画

探索魚類繁殖的秘密 Exploring the secrets of fish reproduction

繁殖是动物生活史中的关键生命活动，对种族延续和兴旺至关重要。鱼类物种丰富，具有多样的繁殖策略，以便适应不同的生态环境。 探寻鱼种繁殖密码，鱼类受精机制有哪些秘密“开关”？ 鱼类的繁殖受环境刺激调控。环境刺激通过相应感觉器官转换为神经信号传递到大脑，到达下丘脑后，引起释放激素分泌，进一步刺激脑垂体分泌促性腺激素，作用于性腺。性腺相应地分泌性激素，主导配子发生、第二性征和繁殖行为等。 鱼类性别分化受遗传因素、环境因素、社会因素或者三者协同作用控制。鱼类性别分化时间是变化的，大部分鱼类的性别是固定的单性，但也有部分鱼类的性别是雌雄同体，在生长过程中性别可以发生转变。例如黄鳝，初次性成熟时是雌性，产卵后卵巢逐渐转变为精巢。 鱼类的体外受精 动物选择配偶，目的并不在于相伴相依。孤单的动物多的是，无论在地下蠕动的秋蝉幼虫，还是在树梢攀援的无尾熊，它们一生中多数时间都遇不到其他伙伴，遑论与异性长相厮守。说白了，雌雄两性寻寻觅觅，为的不是纾解寂寞，而是为了精子与卵子的结合。 受精模式可粗略地分为体外受精和体内受精两大类。首先出现的是体外受精模式，毕竟这要简单得多。绝大多数水生动物采用体外受精，雄性借助得天独厚的水环境推动大规模的精子运动，速度快、效率高，而且公平公正、公开透明，所有精子都从同一起跑线向着卵子冲刺，对于选拔优秀的精子，也有一定的作用。 自然与此同时，雌性也会把卵排在水中，只是卵子体积稍大，运动能力稍弱，多数情况下，只能等待精子找上门来。这时，雌雄两性不必身体接触，就可以完成受精。 鱼类主要生活在水中，有资格作为体外受精的代表。雌鱼先要排除卵子，雄鱼则紧随其后排出精子。雄鱼排出精子的数量要大大超过卵子的数量。一般来说，体外受精的鱼类排出精子和卵子的数量比在100：1左右，这既能保证卵子的受精率，又不会浪费太多精子。 体外受精的模式决定了多数鱼类采用多夫多妻的婚配制度，后代很少得到父母的照料。好在幼鱼在水中孵化后，就可以自主生活，就算没有父母养育，也能靠数量取胜，总有一部分能够存活下来。 鱼类的婚配制度 在特殊情况下，体外受精的鱼类也会发展出一夫一妻的婚配模式。慈鲷科的许多鱼类都奉行一夫一妻制，其中大家较为熟悉的是神仙鱼，它们体色鲜艳，是常见的观赏鱼类。神仙鱼产卵较少，鱼卵体积较大，并且在发育过程中需要大量氧气供应。也就是说，雌鱼需要寻找一片清洁的水域排卵，并注意保持水的流动性，因为只有流动的水源，才能给受精卵提供充足的氧气。但水流又不能太急，否则会将卵子冲走。 为此，雄鱼和雌鱼必须通力合作。这时它们长长的腹鳍就派上用场了——那不是供人类观赏，而是为了扇动水流，保证卵子上方的氧气含量的。由于雌雄双方需要轮流工作，才能确保受精卵正常发育，它们自然而然也就采用了一夫一妻制。如果一方离场，另一方也只有将受精卵放弃。 随着进化的推进，一些鱼类的婚配制度也随之一变。腔棘鱼采取体内受精，它们属于肉鳍鱼类，可以用发达的肉鳍在水底行走，早在4亿多年前就在海洋中占有一席之地，因而也被称为活化石。体内受精的雌性腔棘鱼要经过漫长的怀孕期，可能长达三年，才能生下完整的小鱼。这种生育模式对雌鱼消耗很大，需要雄鱼的悉心照顾，因此腔棘鱼也是一夫一妻制动物。它们在深海之下默默守护彼此，亿万年来从没改变。 其实鱼类的婚配制度呈多样性。有的鱼类实行一夫一妻制，有的多夫一妻制，有的一夫多妻制。例如，高体鳑鲏被成为“模范夫妻”，雄性占领河蚌后成为领域鱼，引导雌鱼前往产卵，在产卵过程中一对一配对。雌鱼在繁殖期产卵管延长，利用延长的产卵管将卵注射到河蚌鳃腔中。雄鱼倒立在河蚌上方，密切观察雌鱼的产卵动作，当雌鱼产卵管插入河蚌出水孔完成排卵，雄鱼立即俯冲到河蚌进水口处排精，使精子与卵子在河蚌鳃腔内相遇完成受精。 洄游产卵鱼类往往是多夫一妻的鱼类，在雌鱼产卵瞬间，数尾雄鱼同时排精，确保受精成功。 雌雄鱼类的婚姻色 有些鱼类雌雄具有不同的体色，如海洋中隆头鱼，雄性橙黄色，自眼部向后有五六条蓝色条纹，而雌体红色，没有条纹。许多鱼在繁殖季节出现鲜艳的颜色，特别在一些雄鱼上更加突出，待生殖季节一过，鲜艳颜色即行消失，这种色彩就是婚姻色。婚姻色是鱼类副性征的一种表现。 婚姻色是一种能够反映雄性竞争配偶能力和雌性成熟程度的重要标志。 很多鱼类到了繁殖季节，体色发生变化。 如麦穗鱼平时体两侧灰黄色，到了生殖期颜色变成暗黑，或者现出鲜艳的色彩，如生活在溪涧里的马口鱼，一到生殖期，红兰条子相间的体色横披身上，变得更加艳丽夺目。 又如，大马哈鱼在生殖期体侧产生橙赤色斑纹。又如有些鱼类雄性在体表等处有一种白色小点，称之为追星。科学术语称之为鱼类第二性征。 一般来说，鱼类婚姻色可分为2种类型，分别为雄性婚姻色和雌性婚姻色。单鳍多线鱼种类为雄性展示婚姻色，雄鱼繁殖季节时有2种婚姻色，一种为保护领地，从头部到背部呈现黄金色调；另一种为鱼类盘旋于领地上攻击入侵者而显示出淡黄色，并从头部到背部带有不规则黑色斑点。雌雄同体石斑鱼变色，雌性先熟的西氏拟隆头鱼在从雌性变为雄性过程中臀鳍颜色逐步由黄色变为红色，而尾鳍由红色变为黄色。 雌雄 male and female 繁殖 Reproduction 精子 sperm 卵子 ovum 性腺激素Gonadal hormones 体外受精In vitro fertilization