近日,中國科學院動物研究所杜衛國研究員和澳大利亞麥考瑞大學Richard Shine 教授在Biological Reviews上發表題為“The behavioral and physiological ecology of embryos: responding to the challenges of life inside an egg”的綜述論文,首次提出胚胎生態學及其理論框架(圖1),系統總結了胚胎行為和生理生態學的最新進展。
胚胎是動物非常重要的一個生活史階段。傳統觀點認為胚胎階段是預先編碼的發育過程,胚胎只能被動順應環境變化,缺乏主動調控能力。因此,經典生態學主要關注胚后個體,而忽視對胚胎的研究。然而,胚胎常常暴露在各種不利環境中,越來越多的研究發現胚胎具備主動應對環境挑戰的能力。杜衛國研究團隊基于他們在爬行動物胚胎生態學方面的工作積累,結合文獻綜述,對該領域研究進行了總結和展望。
首先,該綜述提出了胚胎生態學的理論框架。胚胎生態學研究胚胎與環境(如親本、巢穴環境、天敵等)之間的相互作用,探討其對后代適合度、種群動態、群落及生態系統功能的深遠影響。母體效應、發育可塑性和適合度等是胚胎生態學的核心概念。
其次,該綜述重點回顧了胚胎行為生態學的研究進展。系統總結了胚胎與親本之間的合作與對抗,胚胎與胚胎之間的合作與競爭,胚胎對天敵的識別與逃避,以及胚胎應對不利環境的逃避、耐受、防衛和調整策略(圖2)。分析了胚胎與環境互作對后代形態、生理、行為和適合度的影響。
最后,作者指出該領域未來的研究方向。第一,需要借助發育生物學、實驗生物學等學科的新技術,以動態的視角來研究胚胎與環境的相互關系。第二,表型可塑性是胚胎應對環境變化的重要策略,了解表型可塑性的模式、機制、生態后果及進化意義是其重點方向。第三,如何將胚胎與環境互作對后代的影響與種群和群落動態進行有機連接是該領域面臨的一大挑戰,近期發展起來的生態機制模型是應對該挑戰的一個重要研究手段。