Behavioral isolation between congeneric and heterogeneric poeciliid fishes
議題背景
孔雀魚一直以來都被認為是一個分布極為廣泛的族群，直到近年來有越來越多新的品種被發現並從 Poecilia reticulata 中分類出來。例如，Poecilia reticulata, Poecilia wingei 與 Poecilis obscura 之前都被歸類為同一物種，但是不論是在交接器的結構型態，或是DNA上的序列，他們都有明顯的遺傳分化。
機械隔離與交接器形式
1. 斑尾小花鱂:
交接器並沒有爪 (claw) 的構造，下方的膨大 (palp) 較明顯，刺 (spines) 的數目大約為 8。
2. 委內瑞拉孔雀魚:
交接器有爪 (claw) 的構造，下方無膨大 (palp)，整體形狀也較寬，交接器中央有一小刺。
3. 安德拉斯孔雀魚:
交接器有爪 (claw) 的構造，下方也有膨大 (palp)，整體形狀也較細，刺 (Spines) 的數目大約為14。
孔雀魚的求偶
雌魚的求偶
1. 瞄準 ( Arching ) ：
雌魚會游到雄魚面前暫時停頓，並且微微揚起他們的頭部和尾部 ( 呈現微微的U字形 )。
2. 盤旋 ( Wheeling ) ：
雄魚與雌魚會一起繞著圓心盤旋游泳。
雄魚的初級追尾
1. 擺姿勢 P ( Posturing )：
雄魚游向雌魚，頭部接近其頭部。
2. 跟隨在側 FS ( Following Side )：
雄魚跟在雌魚身旁。
3. 跟隨在後 FB ( Following Behind )：
雄魚跟隨在雌魚身後。
4. 咬泄殖孔 BC ( Biting Cloaca )：
雄魚跟在雌魚身後時，輕咬雌魚近泄殖孔處。
雄魚進階追尾
1. 高彎曲程度 SH ( Sigmoid High intensity ) ：
雄魚會將他們的身體彎曲成 C 或 S 的形狀並且快速顫動他們的身體。雄魚會向雌魚展示不同的角度，有時甚至是背對雌魚。
2. 低彎曲程度 SL ( Sigmoid Low intensity ) ：
的定義同上，但雄魚彎曲身體的時間與彎曲度較低。
嘗試交配
1. 擺動交接器 GT ( Gonopodial Thrust )：
雄魚擺動交接器對準雌魚的泄殖孔，但未接觸。
2. 交接器接觸泄殖孔GC ( Gonopodial Contact )：
雄魚的交接器接觸母魚泄殖孔，雄雌魚交配。
Chloe Ramsey 的實驗
實驗目的：
研究安德拉斯與一般孔雀魚種是否會有雜交行為，孔雀魚的雜交可能造成安德拉斯魚種損失及生物多樣性的降低。
擇偶行為實驗：研究兩魚種間的追尾及交配
1. 將兩種孔雀魚的雌雄魚分開養殖至體型大致相近。
2. 實驗操作前看不到雄魚。
3. 架設二分法擇偶箱。
4. 改變溫度並觀察雌魚偏好且記錄。
擇偶行為實驗結果：
1. 在設有物理屏障的實驗中，雌魚沒有顯著的表現和偏好體色為橙色或非橙色的雄魚。
2. 雌魚不會偏好任何一種體型的雄魚。
雜交行為實驗：
研究不同種間是否會雜交，以及雜交子代的性狀分析。
1. 將魚隻分成四缸，實驗前三星期內不使他們看見異性。
2. 丈量各組雌雄魚各三尾的身長。
3. 觀察雌雄魚之間的求偶與交配行為並分析子代性狀。
雜交行為實驗結果：
1. 第一雜交與非雜交世代群體的交尾器刺 ( Spines ) 刺數目有顯著差異。
2. 雄魚展示 S 型姿勢的次數沒有顯著不同。
3. 各自後代生產數無明顯不同。
4. 追尾形式無明顯不同。
5.交尾器戳刺頻率、雄魚展示S型求偶次數在純種與第一子代雜交種也無明顯不同。
問題與待驗證之假說
1. 可否以交接器結構的不同來證明生殖隔離的存在?
2. 不同種的孔雀魚間是否具有行為隔離?
3. 實驗結果是否會與 Culumber et al. (2011) 所提及之不對稱配偶偏好 ( Asymmetric mate preferences ) 有關 ?
4. 種類組合相同，但為不同個體的魚隻的實驗結果顯示會不會不同 ?
5. 以Chloe Ramsay 的實驗延伸，進一步探討胎鱂科屬間生殖隔離形式。
6. 若生殖隔離機制被打破，是否會對生態系造成影響與衝擊?
材料與方法
1. 實驗生物 :
安德拉斯孔雀魚 ( Poecilia wingei )、委內瑞拉孔雀魚 ( Poecilia reticulata )、斑尾小花鱂 ( Micropoecilia picta )
2. 飼養設備 :
魚缸七組 ( 含日光燈、空氣幫浦、水草等 )
3. 拍攝用具 :
黑幕三塊 ( 左、右、後方 )、智慧型手機 ( iphone拍攝 ) 單眼相機 (含腳架)
4. 觀察設備 :
複式顯微鏡、解剖顯微鏡
實驗前將雌雄魚分開飼養，確保雌雄魚看不見彼此，以及雌魚無被雄魚追尾經驗，亦無交尾經驗。
實驗設計
1. 種間實驗 :
每一組配對都各做兩次，每次雌雄魚都會重新挑選。
2. 屬間實驗 : 每一組配對都各做兩次，每次雌雄魚都會重新挑選。
實驗結果與數據分析
種間生殖隔離組
1.
Poecilia reticulate ♂
& Poecilia wingei ♀
組一:
雄魚體色多色且色調柔和，一開始對雌魚有興趣但之後卻不理不睬。
組二:
雄魚體色不明艷，身側有四個小黑點，雌魚換了一尾，一開始雄魚對雌魚不理不睬，但之後窮追不捨。
2. Poecilia
wingei ♂ & Poecilia reticulate♀
組一:
此雄魚體型約為雌魚的1/2，花色明豔且身側與尾鰭均有有巨大黑點，雄魚向雌魚頻頻展示C與S姿態，求偶行為完整表現，目測此雄魚應該有交尾成功。
組二:
雄魚體色多彩柔和，身側有帶狀黑紋，而雌魚亦換了一尾，雄魚入缸便熱烈追尾，頻頻展示C與S姿態，不過雌魚頻頻避，交尾沒有成功。
1. Poecilia reticulate ♂ & Micropoecilia picta ♀
組一:
此雄魚體型約為雌魚的1/2，花色明豔且有巨大黑點，一開始對雌魚興趣但是可能是因為體型的關係，雌魚一靠近便快速後退。
組二:
此雄魚花色不艷麗，身上有4處極小的黑點，對雌魚完全不理不睬，但雌魚對雄魚是有興趣的，好奇的。
組三:
此雄魚體型約為雌魚1/2大小，身上有2處中等大小黑點，尾部上半部有些微白色，並非全為透明。
2.
Micropoecilia picta ♂
& Poecilia reticulat ♀
組一:
此雄魚前段陣子與唯一的班尾小花鱂雌魚共缸約1 個月 (因為我們這組原有的3尾班尾小花鱂雌魚死了2尾，為避免實驗樣本數量不足，故我們將他與剩下的那一尾雌魚放在一起，願他們速速產下後代 )，雄魚尾部和背鰭橘黃且有大黑點。此雄魚的經驗可能造成牠實驗中精力旺盛，追尾行為頻頻且熱烈。
組二:
同組一的雄魚，僅換掉委內瑞拉雌魚，雄魚的經驗 可能造成牠實驗中精力旺盛，追尾行為頻頻且熱烈。
組三:
雄魚體色橘黃且花紋黯淡無明顯黑點，一開始對雌魚有興趣，但之後無任何追尾行為。
組四:
雄魚同組三，雌魚換一尾，雄魚一開始便對雌魚頻頻示好，追尾行為熱烈，並嘗試交尾。與組三的雌魚共缸時行為有所不同，原因尚待討論。
3.
Micropoecilia picta ♂ & Poecilia wingei ♀
組一:
此雄魚前段陣子與唯一的班尾小花鱂雌魚共缸約1個月，此雄魚的經驗可能影響其行為，但在此組實驗中沒有出現進階追尾行為。
組二:
雄魚體色不大鮮豔，但魚身1/2處往尾部有數格大小相間的黑點，尾部橘紅且亦有黑色點，雌魚對雄魚微興趣，但他們並無熱烈追尾與交配行為，亦無出現進階追尾行為。
組三:
雄魚同組二，但雌魚換了一尾，一開始雄魚對雌魚很感興趣，追尾頻頻，亦無進階追尾行為，但約莫2分鐘之後便不再有追尾行為。
組四:雄魚體色橘黃且花紋黯淡無明顯黑點，追尾熱烈但亦無進階追尾行為。
4.
Poecilia wingei ♂ & Micropoecilia picta ♀
組一:
雄魚體色鮮艷(極了)，追尾熱烈，交接器甩動且頻頻接進雌魚，有擺出完美的進階求偶姿勢C和S。
參照Chloe Ramsey 的雜交行為實驗的實驗結果圖表，做出了我們這組實驗數據的圖表，顯示各缸孔雀魚擺動交接器次數以及展示C&S自行求偶行為次數，可以從圖表中看到，安德拉斯雄魚與委內瑞拉雌魚的這缸組合高居第一位；而從屬間生殖隔
離的圖表中，可以發現，安德拉斯雄魚與班尾小花將雌魚的這缸組合高居第一位。
討論
1. 機械隔離下仍可形成雜交種，故不能以交接器形式的不同來證明生殖隔離的存在。
2. 有，在實驗中觀察到斑尾小花鱂的C和S字型求偶姿態與委內瑞拉和安德拉斯孔雀魚相對來說並不明顯。
3. 不對稱配偶偏好發生於不同種類的孔雀魚擇偶中。
4. 有些不同，雄魚對雌魚求偶與否可能與個體的體型方面、花色方面等偏好有關，亦可能與水缸中雙方的費洛蒙有關。
5. 從實驗結果可判斷，Poecilia wingei 的基因流向 Poecilia reticulata 較多，可能造成 Poecilia wingei 基因多樣性減少，這個情況同樣會發生在 Micropoecilia picta 上。若雜交情形嚴重，最後可能導致物種多樣性減少。
參考文獻:
1. Cyprinodontiformes vivíparos e ovovivíparos Livebearer Cyprinodontiformes. (2006) http://www.viviparos.com/. [Accessed December 2015]
2. ASAB (2007) How the Male guppy court the Female guppy? http://www.asab.org/ [Accessed January 2016]
3. Verzijden, M.N., Culumber, Z.W., Rosenthal, G.G. (2012) Opposite effects of learning cause asymmetric mate preferences in hybridizing species. Behavioral Ecology 23 (5): 1133-1139
4. Schories, S., Meyer, M.K., Schartl, M. (2009) Description of Poecilia (Acanthophacelus) obscura n. sp., (Teleostei: Poeciliidae),a new guppy species from western Trinidad, with remarks on P. wingei and thestatus of the “Endler’s guppy”. Zootaxa 2266: 35–50
5. Ramsay, C.T. (2014) Mate Choice and Hybridization: Comparing the Endler's Guppy (Poecilia wingei) and the Common Guppy (Poecilia reticulata). University of Colorado, Boulder CU Scholar
6. Godin, J.G.J., Dugatkin, L.A. (1996) Female mating preference for bold males in the guppy,Poecilia reticulata. Ecology Vol. 93, pp. 10262-10267
7. Kwan, L., Cheng, Y.Y., Rodd, F.H., Rowe, L. (2013) Sexual conflict and the function of genitalic claws in guppies (Poecilia reticulata). Biol Lett 9: 20130267
