2018年10月1日 星期一

本學期實驗課的孔雀魚系列之三 - 如何規畫一個圈養計畫?

委內瑞拉Campoma產的Poecilia wingei雄魚,圖片來自wikipedia
自從我告訴大家這個學期的實驗要使用孔雀來進行以後,我們就要面對幾個實際的挑戰:

  1. 就算我原本的課程設計構想看起來很完美,就表示我能夠得到完全可配合實驗構想的動物嗎?
  2. 就算我得到那些動物,那麼我平常應該怎麼照顧牠們?使牠們能夠完全符合實驗設計的需求與狀態?

我先告訴大家物種獲得的狀況:

  1. 從水族中盤商叫來的混和孔雀(註一),也就是第一次上課拿來量雞雞的孔雀魚,有點生病,而且多數雄魚身上完全沒有橘色斑塊,所以我們無法拿那樣的魚來檢測雌性選擇與特定性狀的關聯性;
  2. 我們再找來所謂的委內瑞拉孔雀魚(Venezuela guppy)。但我們所得到的雄魚並不具備穩定的花紋顏色特徵,再加上過了一個週末就感染疾病死亡,所以數量也不夠多。
  3. 後來我們得到一批野生型孔雀魚,保證是Poecilia reticulata這個種,而且沒有與Poecilia wingei雜交過。
  4. 然後我們又在專業繁殖者的協助下,得到親本來自委內瑞拉Cumana河流域的恩德勒孔雀魚(Poecilia wingei)。具繁殖者表示,該批應該沒有與一般孔雀魚雜交過。
  5. 在四處探問下,也買到了可能有委內瑞拉Campoma地區產的Poecilia wingei
  6. 除此之外,我們也得到了與孔雀魚同屬花鱂亞科(Poeciliinae)但不同屬的黑唇胎生鱂(Girardinus metallicus)。

我理想中的實驗設計是這樣的。
  1. 種間的生殖隔離 (第9週):比較同種與異種花鱂之間的求偶與同種辨識行為是否具顯著差異。首先我們需要瞭解孔雀魚、恩德勒孔雀魚以及黑唇胎生鱂三個物種分別的求偶行為。在實驗流程中學生需要以攝影方式記載求偶過程中所呈現的行為。然後再交換性別與物種來比較同種異性與異種異性個體之間的互動究竟有什麼樣的差異。若要能有效比較其間的差異,那麼我們就應該要進行以下 9個配對,且讓每個組合進行3個重複:

    A處理 - Poecilia reticulata male x Poecilia reticulata female
    B處理 - Poecilia wingei male x Poecilia wingei female
    C處理 - Girardinus metallicus male x Girardinus metallicus female
    D處理 - Poecilia reticulata male x Poecilia wingei female
    E處理 - Poecilia reticulata male x Girardinus metallicus female
    F處理 - Poecilia wingei male x Poecilia reticulata female
    G處理 - Poecilia wingei male x Girardinus metallicus female
    H處理 - Girardinus metallicus male x Poecilia reticulata female
    I處理 - Girardinus metallicus male x Poecilia wingei female

    同一種魚的同一性別個體可以被重覆使用嗎?例如A處理中的雄性孔雀魚可以在D處理中被使用嗎?我認為不行,因為在行為學實驗中我們要確保每一隻受測個體的先前經驗都相同,以免影響後續行為。這意思就是說,如果要完成所有檢測,會需要9對孔雀魚、9對恩德勒孔雀魚還有9對黑唇胎生鱂。在實驗開始前雌雄與不同整魚必須要被隔離,雌性需要保持處女狀態以免影響雄魚求偶的動機。每一組需要負責記錄與觀測不同處理與重覆中的魚類行為,然後完成分析影片中的魚類行為後進行統計檢測。如果能夠發現明顯的行為差異,就可以佐證合子形成前(prezygotic isolation mechanism)的存在。

    所以呢,為了準備這個實驗,再考量有週三與週四兩個班級的需求,我們需要事前準備各18對的孔雀魚、恩德勒孔雀魚和黑唇胎生鱂,不同性別與物種還要隔開,如果怕掛掉或養不好就各養個20對吧。但平常要怎麼養?不同物種與不同性別通通要隔開養,就是這樣。
  2. 檢測特定性狀品質與性擇結果的關聯性(第11週):孔雀魚(無論是一般孔雀魚或恩德勒孔雀魚)的雌魚是否接受雄魚的交配是否與雄性橘色斑紋的面積與生殖器尺寸有關聯性(correlation)。這個實驗的設計精神是讓同學瞭解怎麼檢測兩個獨立事件是否有正或負向的關聯性。那我會如何評估雌性選擇與橘色斑紋面積的關係呢?你怎麼知道雌魚做出選擇?那就表示在配對實驗中不能只配給雌魚一尾雄魚,而且受測雄魚的身體橘色斑塊面積一定要具備個體變異。因為一班有9組,所以我們就設立9個水族箱,裏面各有一隻處女雌性,還有三隻在橘斑面積上具有差異的雄魚。

    做實驗之前我們得先把處女雌魚與三隻雄魚隔開,然後在同樣的水溫、光照、空間與干擾程度下進行實驗。週三班若做了9組,週四班也做個9組,這表示我們需要事前準備18隻處女雌魚,還有54隻雄魚,兩性也要分開飼養。至於使用一般孔雀或恩德勒孔雀來進行這個實驗都可以。全班就分析所有數據來瞭解雄魚身體的橘斑面積究竟與求偶成功與否是否有關聯性。
  3. 檢測性擇的後果(第17週):假如我們在11週的實驗中發現具有較多橘斑的雄魚的確具有性擇上的優勢,那麼我們要如何解釋這種雌性選擇的偏好所帶來的利益呢?好,需要檢測假說。假說有很多種,例如子代數量較多、子代尺寸較大、子代發育速度較快都是。不管我們想要檢測那一個假說,從第11週以後,就要好好地把懷孕雌魚養大,而且還要清楚標記那一條雌魚是由那一條雄魚受孕的。這時候我們就需要準備至少18個水族箱來各別飼養這些雌魚。

所以現在大家清楚知道圈養計畫要怎麼擬定嗎?接下來就要執行好好照顧動物的任務了。

註一:所謂的混和孔雀就是沒有品系可言、被繁殖場淘汰,然後體型花色皆非上等的個體。混和孔雀通常非常廉價,就是給沒錢想養魚的人養的。