當澳大利亞沿海水域的一隻雄性沙濾海星伸出交配臂到它最近的鄰居時，有時那個鄰居也是雄性。這對海星並不氣餒，它們會擺出該物種的假交配姿勢，並繼續產卵。與同性鄰居交配，無論是假交配還是其他形式，顯然不會將一套基因傳遞給下一代——然而，一些海星和其他棘皮動物物種仍然堅持這種做法。
它們並非孤例。從蝴蝶到鳥類再到甲蟲，許多動物都會表現出同性性行為，儘管這些行為沒有提供任何生殖成功的機會。考慮到交配嘗試可能涉及的能量消耗和被捕食的風險，為什麼這些行為仍然存在？
生物學家們熱烈討論的一種假設認為，這代表了一種古老的進化策略，最終可能提高生物的繁殖機會。在最近發表於《自然-生態與進化》雜誌上的研究結果中，北卡羅來納大學教堂山分校的布萊恩·勒奇和瑪麗亞·R·瑟維迪奧為這種提出的解釋提供了理論支援。他們建立了一個數學模型，計算了在哪些情況下，無論伴侶性別如何，交配嘗試可能都是值得的。結果預測，根據壽命和交配機會，與任何可用的物件無差別交配實際上可能比花費寶貴的時間和精力來區分性別產生更好的繁殖回報。
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儘管這項研究沒有涉及性取向或性吸引力，這兩者在脊椎動物物種中都很常見，但它確實觸及了一些長期存在的進化問題：動物何時開始根據特定線索來區分伴侶的性別？以及為什麼一些動物顯然在選擇上仍然不加區別？
“對於大多數人來說，可能會被誤解的是，同性性行為並不一定等同於同性性取向，”阿爾伯塔省萊斯布里奇大學的心理學教授兼研究主席保羅·瓦西說，他沒有參與這項新研究。無差別交配意味著動物之間存在隨機過程，這些動物不傳遞任何性別特定的訊號——無論是化學訊號、感官訊號還是行為訊號。
進化生物學家已經提出了幾種對包括同性和異性性行為在內的無差別交配嘗試的解釋，勒奇和瑟維迪奧的研究為文獻增加了一個新的理論基礎。為了預測時間、壽命和性別特定線索如何影響繁殖成功，他們建立了一個模型，該模型有兩個性別，一個被稱為“搜尋者”，另一個被稱為“目標”。他們還設定了一些可調整的因素：目標的性別訊號可以從“不存在”到“始終存在”，並且搜尋者可以檢測到訊號的範圍從“從不”到“始終”。如果訊號始終存在並且搜尋者始終檢測到它，那麼無差別交配就不會存在。但是，如果沒有訊號或訊號微弱，並且搜尋涉及高風險，那麼與任何可用的伴侶交配可能會使天平傾向於進化優勢。
該模型還暗示了一個涉及死亡和時間的影響：對於壽命較短的物種，無差別的方法可能是最佳的時間利用方式，從而最大限度地提高至少一次成功的機率。壽命最長的物種可能有更多的交配機會。但是，無差別交配也可能對它們有利——由於有充足的時間進行賭博，這些動物可以透過抓住每一個出現的交配機會來提高繁殖成功率，並且仍然能夠彌補失誤。
像沙濾海星這樣的長壽棘皮動物或許是後者的一個例子。棘皮動物位於脊椎動物家族樹的外部，可能是與具有脊椎的動物最接近的非骨骼親戚。出於這個原因，科學家們經常將這個動物群體作為脊椎動物共同祖先的進化替身。這些帶刺的生物具有可以檢測光線的基本結構，但動物不太可能傳送或接收性別特定的視覺訊號。而且，勒奇和瑟維迪奧寫道，棘皮動物幾乎沒有表現出遠距離釋放性別特異性化學線索的證據。數學模型會預測，像這些具有相對較長的壽命且沒有明顯性別訊號的動物，可能會從無差別交配中獲益。就沙濾海星而言，現實世界的觀察證實，至少有些海星會不分性別地進行交配。海膽也是如此。
勒奇和瑟維迪奧的模型“使我們對經驗性測試無差別性行為的普遍程度有了更深入的理論理解，我猜想，這種行為非常普遍，”加利福尼亞大學伯克利分校的保護生物學家和博士後研究員馬克斯·蘭伯特說，他沒有參與這項新工作，但與他人合著了 2019 年一篇關於這個主題的論文。
然而，證實理論預測的單個例子並不能證明或反駁同性性行為位於脊椎動物家族樹的根部。眾所周知，進化在數百萬年的時間裡塑造、摒棄並再次塑造了相似的策略和特徵。一些表現出這些行為的物種，包括許多昆蟲和蜘蛛，可能是因為身份認錯——對性別特定訊號的解讀不完善——而不是透過繁殖賭博的方式。畢竟，其中一些動物甚至偶爾會選擇錯誤的物種。另一種建議的解釋是，進行不承諾的試執行，為真正的行動做準備。
瓦西說，多種進化途徑可能會產生同性性行為。“你當然可以在特定的生態環境中看到這種策略——如果它移動，就與它交配——可能是一個好策略，”瓦西說。但是，“你是否可以從那裡跳到說它是祖先模式？這是另一個需要更多現實世界研究來回答的問題。”
目前，關於這個話題的辯論仍在繼續。蘭伯特與第一作者朱莉婭·蒙克及其同事去年在《自然-生態與進化》雜誌上發表了一篇論文，提出某種程度的同性活動可能是祖先行為庫的一部分，之後出現了基於性別的訊號，從而允許進行更有選擇性的交配。
但是，這個提議突出了一個關於先有雞還是先有蛋的問題：先出現的是性別特定訊號，還是先出現的是異性性行為。在沒有目擊者的情況下，科學家能做的最好的事情就是從貌似合理的想法開始，並設計出測試它們的方法。這些想法的可測試部分通常依賴於勒奇和瑟維迪奧在他們的論文中開發的數學模型。
“我們希望部分地刺激這種型別的研究，因此我很高興看到有人構建該論點並在理論上對其進行測試，”耶魯大學環境學院的博士候選人和生態學家蒙克說。
一組研究人員對蒙克及其同事提出的假設做出了批判性回應，呼籲減少理論，增加測試。瓦西也同意需要更多的硬性證據。“我個人希望看到更多的資料收集來配合所有這些理論化，”他說。“我們需要看看真實動物在現實世界中正在做什麼，因為模型的質量僅與它們所基於的假設一樣好。”