題組內容

四、綜合題 【從鱟的繁殖行為到人工鱟血的開發】

     鱟在繁殖季節時,常可見體型較小的雄鱟利用前肢長期附著於雌鱟背部,一同游向潮間帶產卵,因此早期常被視為典型的一夫一妻制(單配偶制)動物。然而,近代行為生態學家發現,在雌鱟產卵時,周圍常聚集數隻未附著的雄鱟(稱為「衛星雄」,satellite males),並於雌鱟排卵時共同釋放精子進行受精。研究人員採集同一窩卵並進行 DNA 親子鑑定,發現同一卵窩中的子代往往具有多個不同的父源,證實了鱟的交配體制屬於多雄多雌的混交制(promiscuity)。

     另一方面,鱟的藍色血液中的變形細胞萃取物(Limulus AmebocyteLysate, 簡稱 LAL),遭遇革蘭氏陰性菌細胞壁特有的物質—內毒素(LPS)時,會啟動級聯酵素反應(enzyme cascade)而產生凝固現象,此反應長期被應用於醫療器材與藥品的內毒素污染檢測。然而,每年大量捕捉野生鱟進行採血,已嚴重衝擊鱟的野外族群生存與生態平衡。為此,生技科學家正致力於兩種替代方案:一是利用基因工程產製重組檢測蛋白;二是大量生產鱟體內的天然防禦物質—抗菌胜肽(如 Tachyplesin I),以期降低對野生鱟資源的依賴。已知 Tachyplesin I 具有抑制細菌生長的能力。該胜肽的部分 DNA 編碼股(coding strand)序列如下:

5'- AAG TGG TGT TTT CGT GTT TGT TAT CGT GGT ATT TGT TAT CGT CGTTGT CGT-3'

其轉錄後形成之 mRNA 序列為:

5'-AAG UGG UGU UUU CGU GUU UGU UAU CGU GGU AUU UGU UAU CGUCGU UGU CGU-3'

閱讀資料後,回答以下問題:

1. 近代行為生態學研究證實,鱟在繁殖過程中存在「附著雄(attached male)」與「衛星雄(satellite male)」兩種不同的繁殖策略。請從行為生態學與生物演化的角度,回答下列問題:

(1) 請闡述「附著雄」與「衛星雄」之間的互動關係與其各自在受精過程中的優劣勢。