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【特輯】爸比們父親節快樂!那些關於當爸爸的科學

郭 宜蓁
・2019/08/07 ・2502字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 449 ・四年級

回憶過往,父親除了和我們一起玩樂,還有許多重要功能,像是:玩我們(?)

有媽的孩子像個寶,有爸的孩子也不賴。圖/giphy

關於父親有哪些科學故事呢?和我們一起看下去吧!

摩洛哥國王真的有可能成為888個孩子的父親!

摩洛哥國王伊斯邁爾(Moulay Ismael)有著一項非常傳奇的紀錄:據說他在 30 年內生了 888 個小孩,平均每年生將近 30 個,每兩個月生將近 2.5……嗯,小孩用小數點聽起來有點恐怖,每兩個月生5個。

伊斯邁爾國王這種媲美蟻后的行為真的有可能嗎?

圖/pixabay

這是一個數學問題,長話短說:可以的。

維也納大學團隊使用 Python 撰寫了 Wilcox-Weinberg、Jöchle、Barrett-Marshall 三種不同的受孕模型,運用此模型跑數值模擬,發現在假設隨機行房的情況下,國王平均每天各需要 1.97、0.83、2.30 次行房(每個模型結論略有差異),持續三十年不間斷,就能達到傳說中的兒女數。

得到初步結果後,研究團隊加入更多因子設法讓模型更貼近現實狀況。比方說,當時的習俗不允許在女性經期內行房,此習俗會提升受孕的機率,減少國王白做工的比例,三種模型下的平均行房次數會各自下降成 1.59、0.75、1.87。如果國王再精明一點,還懂得叫人去算排卵期,那麼他可以再輕鬆點,平均只需要 0.68~1.44 次的行房就能生出破千位子女。當然,這可能得需要一個團隊來幫他算,畢竟國王的後宮高達五百多人。就算用 Google calendar 來管理也是一件工程浩大的事情。

然而,現實生活中也有不盡如人意的事情,不是每次懷胎九月都能順利生產的,再考慮到這些不順利的狀況後,國王平均每天約 0.83~1.63 次行房。數據是給出來了,但能不能真的做到,我想是很講天分的一件事(可能比絕大多數的事情都還要講天分吧)。

為什麼在很多語言中父親都叫 Papa?

根據語言學家 Jakobson 的分析,mama/papa 這兩個詞很有可能是小孩的父母親創造的。

當嬰兒進入了呀語時期,就開始會發出他的父母熟悉且可以辨識的音,哪些聲音呢?這會與發音的困難度有關,分成子音和母音來看,最容易發的母音是 [a],因為你只要張開嘴巴、震動聲帶、送出氣流,音就發出來了,舌頭和嘴唇幾乎都不用動;子音則是 [m]、[b]、 [p]。因此,[ma]、[pa]、[ba] 可說是最容易產生的發音組合。

「呀語時期」的兒童,開始發出成人可以辨識的音。 圖/pixabay

當小孩發出 mama 的音時,母親會很興奮的認為小孩在與他互動,並且認為小孩是在叫她,而不是在叫家裡的狗、桌上的食物等。接著,母親就會開始認為,這是小孩所說的第一個字,「叫 mama、叫 papa」就是常見的父母親和小孩的 baby talk。

接下來, mama/papa 這兩個詞會開始擴展,父母會向親戚好友說:「我的小孩會開始叫 mama/papa 囉」。從小孩的牙牙學語到親朋好友的認知,於是 mama/papa 開始代表著父親和母親的意思,詞彙開始進入這個語言的系統裡,社會上就有越來越多人這樣使用。

基因上有兩個爸爸是有可能的?

事實上,同性生殖在其他物種並非罕見的現象,很多爬蟲類、鳥類、鯊魚以及一些昆蟲和植物都有同性生殖的現象。這些同性生殖的後代通常來自雌體的細胞,因此有另一個大家較為熟悉的名詞:「孤雌生殖」,也就是子代的兩套染色體都來自母親。

然而孤雌生殖並不存在於哺乳類中;與之相對的「孤雄生殖」更是聞所未聞,僅在一種斑馬魚上發現過而已。

孤雄小鼠的真面目! 圖/Generation of Bimaternal and Bipaternal Mice from Hypomethylated Haploid ESCs with Imprinting Region Deletions

在這個研究中,研究團隊在實驗室中培育出了兩邊的基因都由雄性提供的小鼠──也就是實驗室內的孤「雄」生殖。

研究團隊比較了父源與母源單倍體胚胎幹細胞的差異,發現他們在發育過程都會出現相近的甲基化模式,因此推測孤雄小鼠是有潛力被創造出來的。研究人員在父源單倍體胚胎幹細胞篩選出了七個基因印記並將其去除,再將之與另一顆精子結合。最後這些細胞成功發育成活的孤雄小鼠,只是都在出生後兩天內死亡。

原先在動物界極為少見的孤雄生物,居然可以在哺乳類被建立出來!只是不難想像,如果要培育出正常發育且具生育能力的孤雄小鼠,還需要相當多的實驗和努力。

有爸可靠,影響女兒的成熟速度?

眾多研究早已發現,父親對孩子的各方面影響都很巨大。但是萬萬沒想到,在父親消失或失格的家庭中,女兒的性成熟速度竟然會比較快,此外,這些失父之女會提早發生性行為,而且懷孕生子的年齡也會提早!

這究竟是怎麼一回事呢?

從演化心理學的角度來看,其中一個解釋可能是:父親所展現出來的親子照顧行為品質,會成為女兒判斷周遭未來配偶之品質的依據。

當家中爸爸的親子照顧行為失格、或者根本就「出國深造」(跑路)時,女兒會認為自己生存環境中其他男性也具有類似特質。女兒在這種預期心理(潛意識)之下,可能就會不知不覺的改變自己的生殖策略,來讓自己更有繁衍優勢。那是怎樣的生殖策略呢?答案:性早熟、提早發生性行為、以及提早懷孕生產。

最近幾年的研究中都顯示,父親在家庭中的參與狀況,的確都會影響到孩子的表現。在有爸可靠的家庭中,嬰兒的死亡率、孩子的生病風險、學童在學校的課業成績、以及小孩長大後的社經地位等各項指標,都有較佳的表現。

老掉牙的趁著父親節跟爸爸抱一下、適時表達自己情感也是很重要的唷!圖/giphy

伴隨父親節的來臨,老掉牙出去吃個大餐,或是跟爸爸抱一下、適時表達自己情感什麼應應景。還是要提醒大家,表達情感不用等節日,隨時都可以跟家人朋友好好道謝或分享心情喔!

祝天下的好爸爸們父親節快樂!

延伸閱讀:

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郭 宜蓁
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輔大心理系畢業,面對未知世界,選擇用科學方式碰觸、感受,再用內化後的框架去結構、詮釋所感知的世界。


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鳥界噁男出沒!雌鳥該如何自保?——白頸雅各賓蜂鳥的毛色演化策略

Fisher_96
・2021/10/21 ・2775字 ・閱讀時間約 5 分鐘

鹿的鹿角、大象的象牙、動物的體型大小、蝴蝶的特殊斑紋等,這些都是在自然界中動物為了繁衍後代、雄性動物們為了吸引雌性動物進行交配,而針對本身與其他雄性個體的「競爭特徵」進行強化或是展現外觀特色的演化結果。這就是達爾文早在 200 多年前提出的性選擇理論:同一性別的個體(通常是雄性)為了競爭有限的交配機會,會促進性狀的演化。

透過性選擇,動物在演化過程中也產生了新性狀,並造成了個體差異。而這些差異有時會產生全新的功能,對天擇演化作出貢獻。

為了避免騷擾,雌鳥演化出雄鳥的鮮艷羽毛

這樣的演化結果在鳥類中又特別明顯。大部分的鳥類,雄鳥幾乎都比雌鳥擁有更鮮豔的羽毛色彩,也就是鳥類透過鮮豔的羽毛色彩,以吸引雌鳥進行交配,保障自身的繁衍可能。但是,科學家們發現,有些鳥類的雌性也有部分會擁有與雄性外觀相似的鮮豔羽毛,他們還發現,這些雌鳥演化出鮮豔羽毛的原因,竟然是為了避免遭受雄鳥的騷擾。一種叫做白頸雅各賓(white-necked jacobin , Florisuga mellivora)的蜂鳥,就產生了這樣的現象。

白頸雅各賓是一種大型蜂鳥,分布於墨西哥到秘魯、玻利維亞和巴西南部等地區。因為頸背上有一條白色的帶子,也被稱作有領蜂鳥(collared hummingbird)。

白頸雅各賓頸背上有一條白色的帶子,也被稱作有領蜂鳥。 (圖/EOL

白頸雅各賓的雄性和雌性外觀差異相當大,雄性白頸雅各賓(上圖)有閃閃發光的藍色頭部、綠色背部、白色腹部和尾巴,脖子後面有一條白色帶子;雌性白頸雅各賓(下圖)的羽毛雖也是由綠色和黑色構成,但顏色明顯較為黯淡柔和,並有深色的尾巴。

雌白頸雅各賓。 (圖/EOL

一般來說,在鳥界中,鳥類的幼鳥外觀都會跟成年的雌鳥比較相似,也就是擁有顏色較黯淡不起眼的羽毛外觀。但白頸雅各賓卻不一樣,他們的幼鳥看起來卻和成年的雄鳥比較相似,都擁有顏色鮮豔的羽毛。

大部分的幼年雌鳥在成長的過程中與一般鳥類相同,羽毛的顏色會朝著異色外觀(成年雌鳥的一般毛色)進行轉變。但是,大約有 20% 的幼年雌鳥,在成年後的羽毛顏色依然會維持與幼年時期相同的鮮豔色彩,這樣的外觀使他們看起來就像一隻雄鳥。因為這樣的特徵,白頸雅各賓與一般成年後具有「兩性異態性」(同種生物雌雄之間的差異)的鳥類不同,雌性外觀具有多種型態的特徵,因而造成三種不同外觀樣貌的白頸雅各賓:(顏色鮮豔的)雄性色雄鳥、(顏色鮮豔的)雄性色雌鳥、(一般顏色的)異色雌鳥。

約有 20% 的幼年雌鳥成年後的羽毛顏色依然維持與幼年時期相同的鮮豔色彩,使他們看起來就像一隻雄鳥。圖/參考文獻 1

依據達爾文的性選擇理論,我們可以猜測,或許雄性色雌鳥的羽毛顏色,是為了要在成年後做為雄鳥的配偶選擇時,可以對雄鳥有較大的性吸引力,因此在成長過程中才會有這樣保留鮮豔色彩的情形?

從實驗中找到答案,雄蜂鳥的跋扈全曝光

為了搞清楚原因,研究人員設計了一個實驗,他們在一個餵食器的周圍擺放了三種組合的兩個不同標本進行實驗:(1)異色雌鳥與雄性色雄鳥(不同性別、不同羽毛顏色)(2)異色雌鳥與雄性色雌鳥(同性別、不同羽毛顏色)(3)雄性色雌鳥與雄鳥(不同性別、相同羽毛顏色),並觀察白頸雅各賓對標本的對待方式,觀察牠們會不會依據毛色而對不同個體而有不同。

結果,研究人員觀察到,與性選擇假說的預測相反,雄性在交配選擇上,仍然是對異色雌鳥(顏色比較黯淡的一般雌鳥),而不是雄性色雌鳥(長大過程中保留了鮮豔羽毛顏色的雌鳥),表現出更為明顯的偏好,只要實驗組中有異色雌鳥的標本,所有雄鳥第一次選擇發生交配行為的對象都是異色雌鳥。

另一方面,研究人員還觀察到,白頸雅各賓的個體交互行為中,雄鳥對異色雌鳥表現出攻擊性的狀況是 100%,卻不會對雄性色雌鳥表現出攻擊性,顯示出羽毛顏色才是雄鳥選擇性攻擊的原因,而不是性別本身。而在這個實驗的影像紀錄中,研究人員同時觀察了四周其他蜂鳥的互動,發現這些對標本的攻擊行為模式,與其他蜂鳥互相追逐的觀察結果一致:

雄性色蜂鳥(無論實際上是雄鳥或雌鳥)更常對其他各體進行攻擊,並且異色蜂鳥被追逐與攻擊的機率遠高於雄性色蜂鳥(無論實際上是雄鳥還是雌鳥)。

雄白頸雅各賓。 (圖/EOL

這樣的觀察結果讓研究人員更加確定,雄性色的羽毛可以幫助雌鳥免於雄鳥的攻擊,因此雌鳥將自己偽裝成雄性,可以降低自身受到雄鳥騷擾的機率,而這件事甚至比吸引雄鳥交配還要更重要。除此之外,雄鳥也會對有更多食物資源的餵食器展現出更高的控制性,因此雄鳥會傾向透過啄食或碰撞來攻擊雌鳥,以獲得對食物的支配地位。而雄性色雌鳥因為較不會受到雄鳥攻擊,而能取得更多的食物資源。

「這項研究的其中一個靈光一閃,是當我意識到所有幼年雌性都有艷麗的顏色的瞬間。」現任華盛頓大學(University of Washington)、前康乃爾大學鳥類學實驗室(Cornell Lab of Ornithology)和史密森尼熱帶研究所(Smithsonian Tropical Research Institute)的鳥類學家傑‧福爾克(Jay Falk)說,「在生物界中,一個幼體看起來像雄性的生物是很不尋常的事情,所以一定有些原因在對他們的演化進行作用。

大多數具有兩性異態的鳥類羽毛顏色往往更接近雌性,因為較不顯眼的顏色有助於保護脆弱的除鳥免受捕食者的侵害。雄鳥較不會對雄性色個體進行攻擊的這件事情,正好可以解釋蜂鳥幼鳥顏色的特殊性。

白頸雅各賓幼體為鮮豔顏色的事實同時也說明了,對他們來說,比起外在的捕食者,他們更需要想辦法免受自己的同類傷害。

物種演化——仍有等待挖掘的謎團

當然,性選擇理論在生物的演化中的確會發揮一定的作用。只是包括這個實驗,目前有越來越多的證據顯示,生物之間基於非性相關的社會互動也可能在外觀的演化中發揮作用,因而改變生物的性狀。研究團隊也希望在未來的研究中,利用他們的發現,來了解其他物種演化出性別異態的性狀的原因與方式。

「其實研究這件事,你不需要去找一隻你不認識的動物,來探詢有趣的事實或是啟發性的結果,蜂鳥是很多人都喜歡的動物,很多人都和蜂鳥很熟悉,但是他們仍有一些我們沒有注意到或研究過的謎團。」福爾克說「想挖掘有趣的生物事實,你可以從看看每個人都喜歡的動物開始。」

參考文獻

  1. 2021,《Male-like ornamentation in female hummingbirds results from social harassment rather than sexual selection
  2. EOL,《Oiseau Mouche A Collier

Fisher_96
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想藉由慢慢把知識收入囊中的方式來長大的一條魚,著迷於各種領域知識,想嘗試把困難的事情變簡單,並試著找方法讓自己跟別人都可以享受沒有目的性的吸收知識的快樂。
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