变色树蜥视觉性信号真实度的维持机制

Sexual signals must honestly reflect the individual quality of signallers to keep the sexual signalling systems stable during the course of mating preference. However, the mechanisms of maintaining the honesty are still unknown. Carotenoid-based sexual visual signals displaying in birds, fishes and reptiles provide an excellent tool to approach this question. Traditionally, some researchers suggest that the cost of ornamentation is linked with the trade-offs between carotenoid signalling and immune function or antioxidative capacity, but the others argue that carotenoid coloration directly reflects the functionality of vital cellular process and no fitness cost is involved in. In breeding seasons, male oriental garden lizards (Calotes versicolor) display red coloration on both sides of head and neck, which is believed to be a secondary sexual trait. In this project, we utilized the oriental garden lizards as a model, integrating the means of behavior, endocrinology, immunology and biochemistry, to investigate the link between carotenoid-based signals with immune function, oxidative stress and biochemical efficiency of carotenoid, and eventually try to illustrate the mechanisms maintaining signalling honesty in this species. Our results will shed light on the mystery of visual communication and the evolutionary strategies of mating preference in reptiles, and also in other species in generalization.

在配偶选择过程中，动物性信号必须真实地反映其发送者的个体质量，以保证性信号系统的进化及其稳定性。然而，性信号真实度的维持机制尚不清楚。许多鸟类、鱼类和爬行动物体表基于类胡萝卜素的视觉性信号为研究这个问题提供了理想的工具。传统地，人们认为这种性信号真实度的限制来自与性信号关联的生理代价，即类胡萝卜素在性信号与免疫或抗氧化功能间的权衡；但近来也有人提出这种性信号的真实度直接决定于类胡萝卜素的生化代谢效率。雄性变色树蜥头颈两侧在繁殖期呈亮红色，是典型的第二性征。本项目拟以其头颈体色为模型，整合行为、内分泌、免疫和生物化学等学科的研究方法，探究基于类胡萝卜素的性信号与免疫能力、氧化应激水平以及类胡萝卜素生化代谢效率的关系，检验上述两种假说，阐明变色树蜥视觉性信号真实度的维持机制。此项研究将加深我们对爬行动物性信号进化策略和视觉通讯机制的理解，部分结论可能推广到其它物种，形成普适性的理论。

信号的真实度是保证动物配偶选择或性内竞争的前提。不利原理假说认为不同质量个体间信号发送的适合度代价的差异是保证信号真实度的维持机制。但是，何种生理或行为代价以及在动态选择压力下信号真实度如何响应等理论问题尚不清楚。本项目以非洲爪蟾为研究对象，主要从以下几个方面对上述问题进行了探讨：1）性信号是否表征免疫功能；2）能量可利用性是否影响性信号的真实度；3）发育早期经历不同的质量（食物蛋白）食物是否影响性信号表达的强度，其适合度结果如何。4）随年龄变化的身体质量是如何影响性信号的真实度。我们的结果表明：1）非洲爪蟾主要是通过鸣叫速率表征适应性的体液免疫能力，血浆睾酮没有介导二者的关联，不支持免疫能力障碍假说；2）在能量可利用性受到限制时，非洲爪蟾的信号真实度增强；发育期间摄取高蛋白食物将导致成年期性信号高水平表达，并且在雄性竞争中占据优势地位，获得更大的适合度收益，说明自然选择压力的波动可以导致性选择压力的相应变化从而影响种群水平的繁殖和存活。3）随着年龄增加，雄性非洲的性信号表达下降，不支持性信号的投入在当期繁殖和未来繁殖之间存在权衡的理论假设。本研究对于理解无尾两栖类动物通讯信号的进化具有重要的理论价值。