性同步
邻里之间的风流韵事
性海二三事
·任何成功进行人工授精的夫妻以及因此而出生的人都应该感谢海胆。
·卵子放荡还是保守,取决于邻居的多少。
·珊瑚一年交配一次,而且是跟它们最近的几百万个邻居。
·好的食物能让海胆兴奋起来。
性海背景乐
1.《那就是爱情》——迪恩·马丁
“That's Amore”——Dean Martin
2.《每一颗精子都是神圣的》——巨蟒六人喜剧团
“Every Sperm Is Sacred”——Monty Python
3.《一起来吧》——厨师(南方公园)
“Simultaneous”——Chef (South Park)
4.《我们也来做这件事》——科尔·波特
“Let's Do It”——Cole Porter
为了参加一个巨型的性集会而冒险穿过大洋、暗礁,或者走上沙滩斜坡,对于那些准备好去目的地进行“风流事”的动物是不错的选择。但是,对于许多海洋物种,不仅无法进行如此史诗般的旅程,乃至小小的远足都不能实现。对于它们,生活仅局限在海底的一小块地方,年年做短途游,总长加起来还不如人们去一趟门外邮箱的路程那么远。
还有珊瑚和牡蛎这样一点都不能移动的物种。所以,当你几乎不能出门的时候,如何让自己兴奋起来?当然要把派对带到你身边。海洋中的家庭主男会精心安排一些离谱的狂欢派对,但是要想成功,需要一种全新层面的“邻里之爱”。
魔鬼在细节里:需要临界人数的性爱
现在是五点钟而地铁车厢快满了。橙黄的塑料座椅上盖着灰色羊毛外套。每个人都很安静,脸埋在破烂的平装书后面,或者一动不动地看着小小的、发光的手机屏幕。一个老妇人在离门最近的位置上沉闷地休息着,一个年轻苗条的女人挤进了两个躲在报纸后面像山一样的男人中间。
列车蛇行向前穿过了黑暗、肮脏的地下通道,气氛忧郁。这不是可以爆发狂欢的那种地方。但是狂欢将会在下一站发生。它所需要的一切就是更多的人。月台上等待着的模糊的脸慢慢地变得清晰,进入视线,同时列车也在滑行中停了下来。门打开了,一个、两个、三个、四个、五个,五个人挤上了车。六个、七个,到了八个、九个以后就要开始了:车厢到了临界人数。
随着车门关闭,一股从未见过的力量在人群中激起了涟漪。外套被丢掉,毛衣被扯开,领带也松绑,而且裙子拉链也滑了下去。带着高涨的激情,这些完全陌生的人爬上来,扑向另一个人,沉浸在狂喜的冲动中不能自已。每个单身的个体,无论男女老少,都向这势不可当的欲望屈服了,加入了狂欢。
几分钟后,欲望得到了满足,他们慢慢捡起衣服穿好,然后折回到座位,再次溜到报纸后面。列车慢慢向前滚动,而下一代也上路了。
不可否认,地铁上自发的性行为是有点过了(而且对任何一个定期乘坐地铁的人来说可能有点恶心)。但是依靠群体进行交配的想法并不夸张——特别是对不太灵活的一群而言。
以海胆为例,几个射精的雄性可以引起附近整个海胆群来释放云状的精子,这些精子都是从他们头上的孔里泵出的。这种情况很常见,雄性倾向于先释放他们的弹药,雌性再接上。这是一种熟悉的模式,会发生在海参和鲍鱼的身上。海参是海星和海胆黏糊、香肠形的表亲,研究人员认为雄性和雌性稍微延迟产子时间的做法可能有助于提高受精率。由雄性释放的精子在海底附近形成一朵厚厚的云,这是雌性上浮的卵子漂到海面的必经之路。
总之,底栖或者海底的无脊椎动物,如海参、海星和海胆都不想走得非常远,不仅不能与迁徙的蓝鳍金枪鱼相比,甚至不能与马蹄蟹相比(深海的物种可能是个例外,因为它们必须为克服稀疏的食物供应扫过相当长的距离)。但是沿海和浅海附近的许多无脊椎动物都一直待在家里,因为它们的管足只能走这么远。到了交配时间,这些物种会和它们的邻居蜷缩在一起,同时个体向海洋播撒出几百万(有时几十亿)的精子和卵子。
具有讽刺意味的是,这种提高受精成功率的方式也会造成重大威胁:即使在无边无际的广阔海洋中,精子也可能会太多。对于动物王国中多数卵子来说,多个精子穿透一个卵子是致命的(那些挑剔的栉板动物门的瓜水母是少有的例外)。为了了解正在发生什么,我们必须潜到微观的前线,也就是精子和卵子相遇的地方。两性之间的战争即使在单细胞这种层面也是很火爆的,而且无论是相信还是不相信,海胆都是研究这场战争的关键动物。作为一种极度多样化的群体,海胆可以小到蒺藜那么小,或者大到垒球那么大,比如长着长刺的黑海胆,挥舞着10~30厘米的针状长刺。它们看起来更像中世纪的武器,让人看了以后难以忘记,摸了以后痛不欲生。从浅滩到1000多米的深海,从最热的热带海域到北冰洋的水下平原,我们都能找到海胆的踪迹。
搜索“海胆受精”,然后你会发现数十个动画和视频,都是单身的海胆精子找到去卵子家的路。为什么会有这么多的海胆性录像?因为研究海胆的人工授精有重要意义。它们在水族馆里很容易养,产子可以控制(快速注射一剂氯化钾就行了)。它们的配子一旦进入水中很容易收集,而且因为受精发生在体外,比大象体内的活动更容易观察和操作。还有一点不可忽略的是,动物保护组织还没有为了被捕的海胆的利益进行过游行示威。
所以,任何一个接受过不孕治疗的人、尝试人工授精而成功的无数对夫妻,以及因为这种辅助生殖技术而出生的任何一个人(估计有500万或者更多)都应该感谢海胆。理解精子和卵子在相遇时到底发生了什么,是所有这类创新的基石,而这基石是通过研究海胆得出来的。
我们对海胆性器官——出现在寿司菜单上的海胆刺身——的强烈爱好,意味着人们花了很多时间检查这些刺球的性周期。为保证这种受欢迎的金色生殖腺的供应,而且需要随时准备好,数量还得充足,潜水员和海胆养殖户必须懂得什么时候可以采到最成熟的个体。为什么人们会被这种咸咸的软稠状的东西吸引呢?答案或许关乎味道和质感,而这种味道和质感直接来自满满地包在生殖腺中的巨量配子。海胆刺身被认为是一种“春药”,这个名声可能并不夸张。海胆的卵含有一种与大麻中引起精神快感的化学物质非常相似的化合物,这或许可以解释它的效果,但是,多数食客并不知道这些……化学家目前正在努力创造一种集合大麻中四氢大麻酚和海胆中的大麻素的优点于一体的复合物。新的复合物可能创造一种更持久、更强烈的止痛药。
抛开动机不谈,我们所知道的关于海胆的交配以及精子和卵子之间的相互作用是这样的:
首先,好的食物会让海胆变得“兴致勃勃”。交配季节开始的时候就是浮游植物(微小的海洋藻类)爆发的时候。这个事件发生在季节交替的时节,由日照和温度触发,于是海胆也利用它们来调整产卵。通过让性行为的发生和食物的产生同步,海胆可以保证那些新孵化的幼体在生长期间会有丰富的食物来享用。
顺便说一下,海胆并不是唯一让性生活与这种“微藻”调和的物种。浮游植物会帮助许多物种调整它们的性日程。牡蛎需要大量的浮游植物来育成它们膨胀的性腺,所以,春天水中充满浮游植物时,牡蛎开始在壳里装满卵子或精子——那些从雄性转化成雌性的个体,两者都会储存。
将多叶的绿色植物与性联系起来,在人类当中也有着惊人而悠久的历史。想象一下笔直向上的长叶莴苣的茎。如果你有一个花园,你就会知道刚割开的叶子会渗出一种乳白色的汁液(莴苣的学名Lactuca源自拉丁文,意为牛奶)。这些品质使得莴苣在古埃及有着神圣的地位,远远超过色拉盘。作为浮游植物的遥远后代,莴苣成了阳物象征,受到人们崇拜并且是孕育之神“敏”(Min)的神圣食物。
对于海胆幼体,海洋中“绿色”的丰盛期也可能与其他合适的环境条件一致,比如较低的捕食者丰度和支持发育的水体条件。但是在幼体可以孵化和进食前,它们必须先被“怀上”。为了保证这一切发生,海胆求助于一个更加可靠的信号来调整性行为:它们自己的精子。
根据区域,海胆倾向于在晚冬和早春的3~4个月时间来产卵。在那段时间,曾经分散的个体布满了海底,小群的海胆开始慢慢爬到一起。它们相互推挤,棘刺不断抽搐。然后一个雄性出乎意料地开始释放一缕缕稀稀疏疏的精子。随着这缕充满芳香的“鸡尾酒”漂过其他雄性,也触发了它们产生精子。有时候,你能看见单个的海胆也会喷出一团团精子进入冰冷的海流中。但是通常产子是一件相互合作的事,最早由雄性来激发。然后雌性跟上,也像火山一样从她们半球形的头上喷发出卵子。
是什么导致了第一个雄性释放精子仍未可知。但是,对于雌性,触发的开关可能就是水中精子的数量——这一团越是稠密,受精的机会就越大……一定程度上是这样的。从这开始,事情变得微妙起来。
卵子的边缘不可能只有一个精子。和十几岁的男孩一样,精子倾向于结伴同游。所以,当一个精子在卵子表面挖洞时,其余几十个坚定扭动的物体可能也会试着进入那里。类似《饥饿游戏》里开场的狂奔一样,每个精子都在残酷的比赛中努力为自己争取。但是,这样的欲望对卵子是致命的。因此,只要第一个精子融入,卵子就开始收紧它的“贞操带”。
当一个精子撞到卵子时,首先就要进行兼容性评估。像一个过度保护的父亲会在毕业舞会的夜晚开门迎客一样,卵子表面有一层受体作为过滤装置,来测量求婚者的优点。精子头部有种蛋白质叫作结合素,精子能否进入卵子取决于结合素是否与受体匹配。在海中可能会有来自不同物种的精子撞向卵子,但是很容易被排斥。即使来自同一个物种的精子也可能被拒绝,如果它们的结合素不能通过测量的话。对精子来说,外面是一个残酷的世界——可以这么说,它们必须达到最高的标准才能把头伸进门内。识别蛋白就是钥匙。
一旦精子被确定是匹配的,它就得到了授权,接着可以与卵子融合。对于精子而言,穿透进去是如此兴奋以至头部都炸开了。精子的爆炸机制有助于推动精子向内,也会让卵子的新陈代谢及时挂到高速挡。
在第一个精子潜入后1/10秒内,一个电脉冲席卷了卵子的表面,使它几乎不能与正在过来的其他任何精子结合。这种快速封闭就像一个包围着卵子的巨大力场,关闭了从外部进入的入口。在精子融合10秒时间内,第二个缓慢封闭的、包围着卵子精巧内腔的果冻状薄膜开始发挥作用。小囊从流动的膜内喷发,然后把潮湿的护城河变成冷冻的、不能通过的防御设施。膜渐渐膨胀和硬化,它首先抓住任何嵌入的精子,然后把它们像挤痘痘一样挤出去。当精子飞进蓝色深渊的时候(或者像琥珀中的昆虫一样被锁在变硬的膜内),卵子四周变硬的包膜叫作受精膜,会一如既往地保护发育的胚胎。
整个过程发生在几秒钟之内。同时,最初的那个精子继续向里面开路。它抛出了自己的DNA,与卵子的DNA融合在一起,打造一个新的基因蓝图。多样性创造完成并延续到了下一代。这一顺序对地球上的生命是如此重要,我们会发现在整个动物王国,从海胆到我们,只要是精子和卵子相遇都是这样的顺序。
但是,充裕的精子对体外受精者来说只成功了一半。它们也只是做了很少的一部分。
在精子和卵子的微观层面,海洋是一个不可预测的地方。一阵狂喜的脉动后,雌性可能会产出一群卵子,它们正好赶上海流,越过暗礁的边缘进入荒芜的深渊。过了片刻,下一批可能刚好盘旋在一个产子的雄性上面,然后直接进入有几百万精子的精液团当中。如此不可靠的条件给雌性留下了一个困境:第一组卵子没有受精就死了,第二批被多精入卵杀死了。
她该怎么办呢?
在我们探索解决方法之前,先考虑一下:在陆地上雌性极少面对这种难题。相反,当有精子可用的时候,它们的供应量往往是相当充足的。这个主要是由于精子在能量消耗上相对于卵子更便宜,而雄性通常将其大量地放置在雌性的头上、身边,或者直接厚厚地散布在她的卵子周围。
这种不平衡在某种程度上推动了性选择,就像达尔文描述的那样,雄性为雌性而竞争,或者在微观层面精子为进入有限的卵子仓库而战斗。为了赢得这些战争,雄性进化出了引诱和竞争的武器。但是对于广泛播种的产子者——这些物种的个体在一个巨大的对任何人都开放的环境中释放大量的卵子和精子,而且不需要产后的亲代哺育——雄性和雌性产生的配子的命运都要依靠运气。精子和卵子数量上的差异没有体内受精者那么大。相反,对体外受精者来说竞技场地公平得多。雄性不必以和以前一样的方式进行竞争了,这也是为什么雌性和雄性从外表看起来一样的原因。直到它们产子,或者被一个好奇的研究人员给打开,否则从外观不可能看出一个海胆是姑娘还是小伙。
交配是通过大量产子完成的,这就意味着选择发生在精子和卵子层面,而且某种程度上受种群的群居程度所支配。海胆这类生活在高密度群体中的物种,雌性已经进化出非常挑剔的卵子用于限定哪个精子可以进入。由于许多个体紧密地生活和产子,有可能发生精子过多和多精入卵的情况。在这种环境下,卵子最好是“保守”一点。但是在个体较为分散的物种当中,付出的要多一点,我们会说,“开放”才有机会——乞讨者是没有选择权的。生活在低密度区域的海胆种类产生的卵子分辨能力较弱,而且对找到它们的精子更加欢迎。聚集程度适中的物种产生的卵子则倾向于中间状态。
密度对受精成功率起到了重要作用。那也是为什么当我们改变种群密度时(比如过度捕捞),我们可能从根本上影响了海洋生物的性生活。
有时候一个物种可以克服种种影响。以红海胆为例,这些北美洲西海岸的普通居民可以生存200年之久。经过一番不寻常的命运转折,实际上是我们促进了它们种群在20世纪的爆发,因为人消灭了它们主要的捕食者——海獭。佛罗里达州立大学的生物学教授唐·莱维坦(Don Levitan)有一个想法,利用这些非常古老的但是仍旧非常活跃的海胆作为时间囊来研究随着种群密度的改变红海胆的性生活会受到什么影响。
他的发现如下:在较老的海胆种群中,乱交卵子的受体蛋白比年轻海胆的更加通用,而年轻海胆的蛋白则更加正经。这就说得通了。二百年前,老水手们刚出生的年代,海獭整把地吞食海胆,海胆较少,因此海胆周围的精子也较少,多精入卵的风险就很低。所以带着乱交蛋白的卵子成功勾引到更多的精子并且受精。这些热情蛋白的基因就这样传播给了后代。相比之下,海洋中挤满了海胆,这种情形多精入卵就高了,此时对于卵子来说最好的蛋白是正经蛋白,可以保护卵子免受更多精子的打扰。有这种分辨力蛋白的海胆可能开始获得更高的受精率,同时海獭的数量也下降了,接着海胆的种群密度也上升了。这就是为什么它们的后代(今天的年轻海胆)比老的群体拥有更高比例正经蛋白。
好消息是,一种特性如此快速地进化(相对而言,能够让蛋白质这样根本地产生变化,二百年算快的)表明一个物种也许有能力适应种群密度的剧烈改变,如果种群中已经存在了某些优势特性。在莱维坦的研究中,一个之前稀有的带有正经卵子的海胆种类,随着密度的增加,开始拥有了更多的繁殖机会。随着时间的流逝,正经受体蛋白的基因得以在种群中不断增加。
但是当一个物种快速衰退时会发生什么?像全球范围内已经衰退的地中海海胆,或者北美洲西海岸的鲍鱼,或者加勒比海的海螺?不幸的是,找到残存的老前辈来追寻精卵兼容性的变化是极为困难的,莱维坦仍旧在坚持寻找样本。然而我们看到的是,即使经过几十年的保护,现今稀有物种数量的反弹大多还是失败的。
某些物种如果没有它们朋友的一点帮助就不能存活,美国西海岸的鲍鱼便是这样一个残酷的例证。作为扁平壳的海洋腹足类,鲍鱼有一个大而宽的足,可以吸在岩石海岸上,吸力强得足以抵抗海岸线上最有力的海浪。就像我们一样,它们流行两种性别,而且与海胆相似,它们的配子可以从壳顶的洞中喷出来。
鲍鱼曾经非常丰富,覆盖了加利福尼亚的近岸潮间带,让海岸变成了大自然的鹅卵石通道。它们出色的内部装饰风格深受人们喜爱(在它们的壳里填满了珍珠母),而正是那强壮的腹足杀了它们。它的外观远远比不上它的滋味。即使那只腹足在面临最大的风暴时能帮它们固定在一个地方,但是它们也无法打赢与我们爱撬的手之间的战争。对生拇指(拇指可以和其他四指对握,人类能够发展智力和工具的重要因素)有着不可忽视的力量。
在它们衰退期间,科学家还没有弄明白在维持种群健康当中密度的重要性。人们想当然地认为,一种在几周的产子周期中能喷出数十亿精子和卵子的动物永远不可能消失殆尽,却从未质疑那些配子是否能真正相遇并融合。但是把鲍鱼分开大约一米以上,那么受精率会陡然下降。所以,尽管理论上沿着西海岸有许许多多的鲍鱼,每个都能泵出数百万的配子,但是它们离得不够近而无法发生受精——因为潜水员的打捞而变得稀疏,产生了无法弥补的缺口。一个接着一个,从粉色,到红色,接着是绿色、黑色,最后是白色,它们的种群被打败了。2001年,白色鲍鱼进入了濒危物种的名单。它是第一种达到这种濒危程度的海洋无脊椎动物。
而且鲍鱼并非孤例。其他海洋物种也遭受着现在所谓的阿利效应之苦:当种群数量下降到低于一定的门槛的时候,每个个体的繁殖成功率也会遭受打击。这并不罕见,因为受精需要一定的群体动力、临界数量来保持旺盛的性欲,并帮助游荡的配子相遇结合。人类不会遭遇这种效应。在一个人口少且分散的小镇找一个伴侣的概率可能比较低,但是一旦两人相遇,他们生出宝宝的概率跟他们在大城市相遇是一样的。
为了帮助这些敏感的种群反弹,需要管理策略,这些策略要聚焦于栖息的物种密度,而不仅仅关注数量。举个例子,1997年,加利福尼亚为了南旧金山鲍鱼禁止在其所在水域进行任何形式的捕捞活动,并且对这个地方的所有物种制订了一个恢复和管理计划。这个计划包括监视密度,以及出现的新生鲍鱼的数量。此外还制订了积极的圈养计划,加利福尼亚大学博德加海洋实验室正在培育白色鲍鱼,希望有朝一日达到足够的数量作为野外衰退种群的补充。
这种对于个体数量以及在特定的区域内达到合适数量的关注,对上文和下文提到的群体来说尤其重要:它们是固着的个体,永远扎根在海底,在这种生活方式下要想移动去交配——即使只是稍稍移动——也简直毫无可能。
完美的时机:固着者的性成功
住在海里的珊瑚,
他们的日子以独身为标志,
除了一个夜晚
——那就是月圆之时,
他们加入超百万人的狂欢。
但要想中奖,珊瑚必须更加聪明,
因为诀窍是这样的:
为了快速了结
他们的高潮必须同步。
与珊瑚相比,我们是严重的性瘾者。研究表明,25~50岁之间的人类在有伴侣的情况下每周或每月都会有若干次性生活。在稍微年纪大一点的群体中,半数的男人和女人一年至少也会进行数次。以珊瑚的标准来说,这次数已经很多了。
相比之下,珊瑚的性生活就像过新年:是一个完全可以预期的事件,一年只发生一次。但是和我们最熟悉的派对不同的是,幸运的机会与房间里大量的酒精没有关系。实际上,成功的珊瑚性爱所要求的微妙精确度需要高度的清醒。在参与地球上最大的性同步行为时,你必须头脑冷静。
为了帮助你理解一个珊瑚群体产子时看起来是什么样的,首先想象一栋公寓大楼里住满了夫妻并都同时在过性生活;接着想象一下每一对夫妻都在同一时间里达到性高潮,不是单独个人,而是大楼里的所有夫妻。现在把这种想象放大,围绕整个曼哈顿岛。
我们大多数人可能都幻想过这样的性同步,但达到这种壮举的人恐怕不多。而当我们谈论珊瑚性爱的时候,我们说的是礁石上几百万的个体,全在瞬间互相协同达到高潮。
珊瑚做到了,它们甚至没有大脑。
不过,它们也没的选择。由于固着在海底,珊瑚深陷困境。要克服这种固定性,藤壶可以使用那巨大的、可伸展的阴茎,因此它们可以轻易地穿过潮池进行交配。但是珊瑚并没有得到如此慷慨的馈赠,它们必须依靠它们的配子为它们进行约会和交配。海扇、海绵、苔藓虫和许多其他海洋无脊椎动物也是固定的,不过在性生活方面,它们已经进化出独特的策略来克服它们固着的生活方式。
对于这种无法移动的群体,它们最好的机会就是与它们的邻居同步释放配子,并祈祷配子在它们的触角间穿梭的时候夜晚是平静的。
珊瑚是美丽、微妙的动物,造出了唯一在太空中可以看到的活体组织——巨大蜿蜒的大堡礁(Great Barrier Reef)。数以百万计的细小珊瑚虫一起合作创造出这面波浪形的活体墙。每个珊瑚虫看上去像小小的肉团,中间有一个小嘴,全身长了一圈长长的、有弹性的触手,挤在一个小小的、硬硬的、铅笔头大小的圆筒里,有一个进出的开口,一个简单的神经系统、胃,一套完整的生殖器官——实际上是两套。多数珊瑚是雌雄同体的,每个珊瑚虫都可以产出精子和卵子。
堡礁本身是由碳酸钙(石灰岩的来源)构成的,那是珊瑚虫分泌出来用来保护它们柔软身体的外壳。每个珊瑚虫建造了自己的圆筒状外壳,排排坐着,像一连串的排屋,又像是共享围墙、连成一栋的公寓大楼。有一些,比如脑珊瑚,甚至更加公共化:珊瑚虫沿着小小的沟槽被隔开,但每个谷地内没有将它们分开的围墙。
当珊瑚繁殖的时候,真正的性生活发生在海面,在那里精子和卵子相互碰撞。漂浮的精子和卵子聚集在海面,三维的环境变成了二维,配子挤进了一片薄薄的区域内,在那里它们更有可能遇到彼此。
不过,性行为早在海面之下就开始了,在那里——在夜晚堡礁朦胧的轮廓中,月满几天之后——小小的配子为了受精开始了它们危险的旅程。珊瑚的出生比怀孕重要:组成珊瑚种群的几百个珊瑚虫每个都作为个体开始膨胀,小小的球体从嘴里喷出来。这种小球看起来像鲜艳的橘粉色的彩虹糖。在几秒钟内,曾经相对平静、土色的圆顶变成崎岖不平、斑斑点点的土堆,好像整个珊瑚种群突然爆发了荨麻疹。
这些球体是一团团的卵子和精子,是会长成下一代堡礁建设者的种子。珊瑚一年到头储存营养就是为了提供足够的能量来生产和包装这些多脂的配子球。在产子的夜晚,它们慢慢地用自己的方式上升到珊瑚的嘴边,准备释放。
但是,就像突然开始一样,行动突然又停止了。
堡礁静止是极少有的情况,而海流继续在流动,各种形状和大小的动物始终冲来冲去。不过在这个夜晚,在最短暂的瞬间,就好像整个堡礁停顿了,在长长的呼气前深吸了一口气。然后就发生了。
突然,整个堡礁的种群释放出一团团的配子。无声的爆炸重复了数千次,然后这些小球滑向了自由。在水的世界里,慢动作是主导,而这种释放几乎像一个延迟响应。这些浮动的小团,仍旧附着在它们亲代的珊瑚虫上,通过脐带一般细细的黏液丝连着,并在珊瑚的表面盘旋。
就在这一瞬间,景色是最迷人的。数百个左右摇摆的软粉球在珊瑚岬形成一个有形的光环:所有的后代逗留了一会儿,维系着过去,展望于未来。几乎不知不觉地,黏液丝慢慢延伸并最终断裂。球团齐齐上升,像小气球一样漂到表面。最后,获得了自由。
这是珊瑚虫生命中唯一可以真正地穿越堡礁的时刻,新生游者踏上的处女之旅也是终极之旅。因此,下一代的生活就此开始,只需要在海面的一点点融合。如果它们能到达那里,一切就能顺理成章。
从这里开始,安静文明的配子华尔兹变成了一次完全放开的狂欢。不同种类的珊瑚开始在同一个夜晚产卵,看着一大群珊瑚产卵像见证一场水下暴风雪,只是雪花是向上漂的,而且涂上了水红色,还拥有相当于士力架的能量储备。这是可以随便吃的大型自助餐,所以堡礁居民都不愿意错过它。在球团释放的时刻,甲壳类的神风敢死队开始俯冲轰炸,为了包着脂肪的粉红颗粒疯狂地横冲直撞。小虾和蠕虫狂热地爬过来,穿过珊瑚丛,狼吞虎咽地吃着它们可以够到的任何一团配子,直到美味的食物小块上升到够不着为止。这是所有动物放纵的夜晚,大自然保证没有东西会浪费,甚至连鱼的粪便——夜晚盛宴的残余物——也会被堡礁上的微生物迅速吃掉。即使最饿的鱼最后也会吃饱,因此还是有足够多的、幸运的精子和卵子可以毫发无损地过关。
与其他物种在同一个夜晚喷射出配子也是有用的,可以让捕食者忙不过来,但是这也带来了严重的威胁:亲代不能控制配子是否会与同类物种的配子相遇并融合。多亏了体内受精,我们能非常确定我们的配子会和谁以及哪个物种相融。对于珊瑚,有几十种和它亲缘相近的物种聚集在附近,经常在同一个晚上喷发。它们的配子在有真正雌雄混合群的海洋中转来转去。这也就意味着,它们有形成杂交体的风险。
杂交体有什么不好?好吧,如果你是骡子那还可以。骡子是一头雌马与一头雄驴杂交的产物——反过来的是驴骡,那是公马与母驴的后代(研究动物交配还能学到这种知识,神奇)。但是和骡子一样,许多杂交体是不育的或不能独立生存的。它们走到了基因的尽头。产生一个杂交体在某种程度上违背了性的最初的目的——那就是,让个体自己的基因延续到后代。
虽然一些杂交体可以繁殖甚至茁壮成长,但是它们的后代,在一代或者两代之内,趋向于衰败。在杂交体的世界里,你或者是种马,或者是废物,又或者是最糟糕的情况:一个生了废物的种马。最后一个可能产生一个特别有活力的杂交体并胜过父母,只是几代之后会完全绝种。结果就是我们失去了一切——双亲和杂交体。
所以,杂交体是许多物种极力去避免的东西。珊瑚为了降低杂交体的风险,准确调整它们与同类物种成员的产子,那么到了其他种类产子的时候,它们自己的配子多数可能已经相遇并融合了,成了健康的、有繁殖能力的幼体。
拿两个姐妹(亲缘非常近的)物种为例,裂星珊瑚(lobed star coral)和石星珊瑚(boulder star coral)。这些物种亲缘是如此之近,以至于科学家在几年前才认识到它们是不同的物种。但是你在野外可以分辨出它们。裂星珊瑚形成粗大的柱体,有着膨大的顶部,像一簇半米多高浅桃红或者黄色的蘑菇。比起石星珊瑚它们倾向于住在稍微浅一点的水里,看上去有点坑坑洼洼,像深棕色土丘。除了它们的样子之外,这两个物种有一个不同的特性:它们在同一个夜晚产子,但时间稍有不同。石星珊瑚比较早,大约在太阳下山两个小时后喷发。之后裂星珊瑚跟上,也就大约一个半小时后。
这种错开的、极其精确的产子时间并不只是用来给人留下深刻印象的,这也是每个物种为了生存而必需的技能。同步产子有助于精子找到卵子;时间间隔可以保证对的精子找到对的卵子。没有时间间隔,两个物种会更容易融合。
我们知道这些是因为我们骗它们同时产卵,然后看到了整个过程。珊瑚的性生活可以被操纵,方法简单到令人吃惊。你所需要的一切就是一个木桶和一些黑色大垃圾袋。但是这里不涉及任何的窒息恋物癖——那个是银汉鱼的最爱。垃圾袋仅仅用于制造黑夜笼罩的环境。在太阳下山前一个小时,扔一个袋子到装有珊瑚的木桶上,然后你瞧,珊瑚开始产子,正好比它们平常早一个小时。对裂星珊瑚这样做,你就可以让它们与石星珊瑚一同产子。
诺瓦东南大学的珊瑚专家尼科尔·福格蒂(Nicole Fogarty)运用这一方法测试不同珊瑚种群之间如何融合。福格蒂花费了许多个夜晚来扮演珊瑚媒人的角色。为了复制自然中最亲密的行为,她用了一根长的移液管——可以精确吸取不同尺寸的颗粒——和一大堆盛尿杯。福格蒂用这些杯子来做精子和卵子的“鸡尾酒”,先从一个桶里吸取精子,接着将它混入来自另一桶的卵子中,完成所有可能的组合。
通过这些“受精实验”,科学家已经发现在合适的环境下裂星珊瑚和石星珊瑚是兼容的:它们的精子和卵子可以相互受精。但是,正如许多在线约会网站证明的:兼容性并不能保证牵线成功。尽管裂星珊瑚的精子可能为一个石星珊瑚的卵子授精,但那只会发生在当石星珊瑚的卵子没有其他选择的时候——有点类似“除非你是海洋中最后一个精子”。
这种情况的部分原因并不是石星珊瑚卵子的道德水准高(那是石星珊瑚精子的嗜好)。在许多珊瑚种类当中,受精的时机大约只有1个小时。在此之后,精子就没什么力量了。但是石星珊瑚的精子表现得像一匹上乘的赛马:单独待在跑道上,也不知道该干吗,只要有了竞争者,这些笨蛋就会撒丫子跑起来。
因此,如果石星珊瑚和裂星珊瑚在同一时间产子,石星珊瑚的精子会进入高速挡,然后有可能不仅为多数的石星珊瑚的卵子授精,而且还为裂星珊瑚的卵子授精,裂星珊瑚的卵子对于精子的辨识力远远不够。如果一些石星珊瑚的卵子漂进了更稠、更浓的裂星珊瑚的精子团中,它们也可以被授精。
时机以及先天的倾向阻止了这两个物种的杂交。
所以珊瑚如何把时机把握得那么准?垃圾袋实验帮助我们揭示出太阳下山的时间是一个主要因素。工作原理是这样的:太阳辐射或者风场暗示了产子的月份,此外月亮周期提示了日期,最后日落激发了珊瑚虫从它们张开的嘴里喷出一团团配子。只不过珊瑚如何感知这些气候和光线的微妙变化(要知道,它们没有眼睛或者脑子)依然是个谜。
与珊瑚相似,牡蛎的交配也需要多个因素的结合。像之前提到的,季节的变换带来丰富的浮游植物,提供了牡蛎增长性腺所需要的营养物质。但是温度也是至关重要的——随着水温上升,它可以让牡蛎变得活跃起来,所以它们可以利用那些营养物质,并且进入高速的配子生产当中。随着它们的性腺成熟,之后牡蛎会释放化学信息素,好像在检查,看看周围其他牡蛎在做什么。对于牡蛎,化学信息素是一种岛礁上的“呼叫与响应”,卡罗来纳海岸大学的朱莉安娜·哈丁(Juliana Harding)如是说,她专门研究牡蛎繁殖。如果接收到信号的牡蛎也成熟了的话,会释放它们自己的化学信息素作为回答:“收到,我们也已经把配子准备好了。”
潮水也很重要,还有牡蛎礁本身的形状和结构,这两者影响了水如何流过底部:因为牡蛎不能移动,它们依靠旋转的流水将信息和配子从一个牡蛎带到下一个。最后,牡蛎喜欢在一天中固定的时间内交配,也就是说黄昏或黎明,那个时候吞吃卵子的捕食者难以看见猎物。当万事俱备,哈丁说,牡蛎就可以开始了。
“当产子开始的时候,我看见的过程进行得有几分像环绕在体育馆里的人浪。一群牡蛎释放出配子,然后下游的牡蛎也立即开始释放,以此类推。”
在珊瑚中,基因因素和种群密度最有可能影响一团配子的准确释放时间。珊瑚有一种极好的本领,能克隆它们自己并运用这种技术来萌出一个新的、基因完全相同的珊瑚虫,新生儿仍旧会附着在父母的种群上,种群就是这样不断变大的。不时会有折断的珊瑚,这样就会形成一个新的、基因完全相同,但是物理上分开的种群,类似从植物上切下一枝再长成一株新树。
基因完全相同的克隆体产子在时间上比非克隆同伴更接近。但是,这只在克隆体位置相近的情况下才起作用。如果距离超过四到五米,距离就战胜了血缘,相邻的产子更加同步,与亲缘无关。尽管我们还没有确定具体的化合物,但是产子的珊瑚虫可能释放了某种信息素,然后暗示附近的种群来加入,这与牡蛎相似。这样的化学信息素在其他物种中也会起作用,包括海胆和鲍鱼。
日落、月相、邻人之爱,这一切听起来非常浪漫和嬉皮士。但真相是,珊瑚产子是一种高度受限的事情。相对于牡蛎可以持续产子贯穿整个漫长的季节,珊瑚只有一个晚上。它们不能承担把珍贵的种子射到荒芜的蓝色深渊之中的后果,更不能冒险被错误的种类喷出的配子受精。无可挑剔的时机真的是一种必备条件。
同样重要的是要有足够多的珊瑚。这也正是珊瑚会被我们破坏的重要原因。因为珊瑚不能移动,它们无法通过聚集在一起补偿种群衰退,那只能是可移动的物种采取的策略。如果堡礁珊瑚种群变得稀疏,受精成功率就会下降,不仅仅是因为产子的个体更少了,而且因为种群之间距离的增加可能导致产子时机的错失。仅仅晚了或早了15分钟就会导致受精成功率明显地降低。
因此,当堡礁上的珊瑚死去,就会造成双重灾难。
世界范围内珊瑚礁是地球上最濒危的生态系统之一,所有珊瑚中永久消失的达到惊人的10%,另外30%预计会在接下来的几十年中持续衰退。2012年,66种珊瑚被提议列入濒危或者受威胁物种的名单,包括星珊瑚。大堡礁在过去27年中已经失去了一半的珊瑚;加勒比海的堡礁平均只剩下15%~20%。
从堡礁转变为碎石堆展现了极大的反差,仿佛古老的文明、伟大的寺庙被丛林吞没,又仿佛城市的轮廓与灰尘齐平。而且,和许多繁荣的大都市的崩溃一样,珊瑚礁的消失打击了人们——是的,就是我们——遭受打击最大的当数我们的经济利益和我们的胃。珊瑚礁为全世界亿万人民提供了就业和主要的蛋白质来源,通过旅游、建设材料、捕捞、药物和海岸防护服务,珊瑚礁提供的产值估计每年有3750亿美元,这比丹麦或泰国的国民生产总值还要多。
没有珊瑚这些服务或产品就不可能存在。堡礁发达的热带海洋,实际上是水下沙漠。这也是为什么那里水那么清——里面没有任何东西。珊瑚幸存下来是因为它们与一种微藻有着不寻常的合作关系。它叫作虫黄藻(Zooxanthella)。它们生活在珊瑚组织内并且是迷你食物工厂,可以把太阳能转化成能量。它们把这种能量传递给珊瑚,作为回报,珊瑚的残留废物用来喂养虫黄藻,这些废物对虫黄藻的生存至关重要。这是一种极其紧密的再循环系统,给予了珊瑚特别的帮助,使得它们得以建设厚重骨骼并生产富含能量的配子。
这就是珊瑚如何把热带海洋沙漠变成生命绿洲的。珊瑚礁占了不到海洋面积的1%,但据估计所有海洋物种中有1/4以它为家。在一定地区它们包含的物种比任何其他海洋栖息地都要多。所有这些生命吸引了游客、渔民和制药巨头——而制药巨头们才刚刚开始探索由珊瑚礁有机体制造的丰富生化资源,其中不乏各种抗癌化合物。
所有这些利益和资源都依赖于珊瑚建立的健康礁体。为了实现这个目的,珊瑚必须成功繁殖。
即使是克隆也无法挽救颓势。尽管珊瑚种群会经常通过无性繁殖创造出新的种群,但是克隆的种群对疾病、捕食和竞争都同样敏感。一个珊瑚礁到处都是克隆体会为珊瑚礁的长期生存埋下灾难因素。相反,一个健康、可持续的礁体需要许多基因不同的种群。那样的话,不管怎么干扰,一些种群带有的基因就是让它渡过难关的机会。而创造基因多样性的最有力的方式是什么呢?你猜到了:性。
珊瑚的成功交配需要两样东西:大量的能量和严格同步的产子。在热带海洋沙漠中,就算条件理想,找到足够的能量也是困难的,何况长期以来条件并不理想。沉降、污染、过度捕捞和气候变化都为环境制造了压力,而珊瑚必须在这种环境下挣扎着生存下去。
由于滥伐森林以及糟糕的土地管理,沉积物(经常携带除草剂、杀虫剂或者石油)会被冲到沿海海域。因为我们为了建设道路和房子破坏了红树林和盐碱滩,更多的污泥和粗砂冲进了沿海水域。为了移除沉积物,珊瑚像我们一样会制造“鼻涕”——一种用来清理身体的化合物——来粘住沉积物颗粒,然后让它们从表面脱落下来。但是生成黏液抽走了制造精子和卵子的能量。暴露于重金属、除草剂和其他污染物之中会降低配子的数量,而且暴露数年之后,会引起不育或者卵子尺寸的减小。这些影响如果联合发生作用,珊瑚交配的可能性就会进一步降低而且生育力也会降低。同样地,类似的影响也在扼杀牡蛎的性。
对于许多海洋物种,越是努力,剩下可以繁殖的资源反而越少。同样的事也发生在我们身上:处在极大的压力之下的夫妻经常不能受孕——或对女人来说,称作怀孕。压力和繁殖无法共存。
幸运的是珊瑚和牡蛎都没有灭绝。实际上,与陆地相比,海里发生的灭绝非常少,仍然有许多的潜力可以挖掘。科学家和潜水员、堡礁管理者和企业家都在继续寻找对抗珊瑚礁和牡蛎礁衰退的方法。一个个珊瑚养殖场、一堆堆可循环利用的牡蛎壳、大范围充分保护的海域、植食动物的保护和各方面的努力都在帮助扭转局势。而且因为珊瑚和牡蛎是生态系统工程师,帮助它们的方案也有助于保护其他物种的性生活。
第三幕
高潮之后
性作为海洋中的繁殖方式至少已经延续10亿年了。而且它会继续存在。但是繁殖的结果以及繁殖的数量,部分是由我们决定的。我们影响了海洋的命运,正如海洋的命运也影响着我们。到目前为止,我们的行为已经刺激了自然环境中胶状物、黏状物以及微生物的增加,不过本来不必弄成这个样子的。
对衰竭的物种和生态系统的恢复,以及未来衰退的防止最终依赖于我们对海洋中古老的远亲的繁殖方式的了解。我们学到的越多,我们就有越多的机会调整我们自己的行为,实现海洋生物和人类的和解。正如这最后一章阐述的,我们已经做好了准备。