2021年的生奧國手選拔營動物學實作考試在5月1日傍晚結束。我來說明一下這次我出的實作題在考什麼，然後學生的作答有什麼問題。
首先是題目本人：
實驗主題： 花鱂科魚類的生殖隔離與種間鑑識
在體內授精(internal fertilization)的動物中，雄性外生殖器基本上會呈現高度的形態多樣性，即使在近似物種之間仍然有很大的差異，但在種內也仍然有相當的個體變異。對演化生物學家來說，瞭解這些種間與種內變異的演化基礎是非常重要的課題。在所有被提出來解釋這些多樣形態存在的假說之中，性擇假說受到最多學者的支持。
性擇假說預測生殖器的尺寸與形態的演化會回應生殖上的成功與種間的機械性生殖隔離。雖然大多數的研究著重於完成交配後的機制，例如精子競爭(sperm competition)與隱性雌性選擇(cryptic female choice)，但也有相當多研究指出交配前的性擇機制也扮演很重要的角色。
劍魚(Xiphophorus)與孔雀魚(Poecilia reticulata)同屬花鱂科魚類，牠是一個多樣性極高的屬。雄魚會使用臀鰭所特化的交接器(gonopodium)傳送精子，而這個結構無論在族群間或族群內都有高度的變異。此外劍魚全屬皆有性轉換現象，在性成熟之前，臀鰭與一般魚類無異，但在性成熟後，雄魚的臀鰭才會變成交接器，並由四條鰭條(3、4a、4b、5)構成。許多研究指出許多花鱂科魚類的交接器長度受到雌性交配前選擇壓力的選汰，也有研究指出交接器的長度和雄性逼迫雌性交配(forced mating)的行為有關。也因為花鱂科魚類的交接器形態複雜，所以國際上一向有很多學者以交接器的發育、環境因子對其影響、種內變異、種間差異來探討許多生態、演化、發育的議題。
本實作的目的是要請同學學習根據交接器形態判斷A、B、C、D四隻劍魚何者可能為同種？共有幾種？與其它形態特徵的關聯性為何？
實驗操作注意事項：
- 請先看過說明，尤其是看過交接器的結構再進行操作 (見附件一)
- 撈魚時把魚網的縫線面朝外，以免粗糙的布料刮傷體表黏膜
- 把魚撈起後迅速使用溼的化妝綿包裹魚體置入培養皿
- 若魚跳離培養皿請勿尖叫，只要使用魚網和濕的化妝綿小心包回培養皿就好
- 魚掉到地上扣總成績5分，魚若死亡或嚴重受傷此題不計分
- 不需要舉手請老師評分 (因為拉長時間會造成魚隻死亡)，只需要把你觀察到的交接器形態標示在答案紙上
- 請自行決定使用底光或頂光觀察
- 化妝綿若因包覆魚類變色為正常現象，請勿驚慌 (為魚體的類胡蘿蔔素)，可重覆使用
- 因為一條魚只能觀察2分鐘，一條魚只能拿起來看一次，所以要馬上記錄下你掌握的重點
操作流程請見上圖，然後在觀察後請回答以下問題：
1. 請填入A、B、C、D四條魚的正確學名與鑑識特徵的判斷結果，是寫O，不是寫X (一小格1分，共20分)
2. ABCD中是否有任兩者被你判斷為同種但體色不同，你會提出什麼解釋？(10分)
3. ABCD中是否有任兩者被你判斷為同種但交接器不同，你會提出什麼解釋？(10分)
4. ABCD的交接器差異可佐證的是種間差異或種內變異？為什麼？(10分)
然後呢，還有一個讓同學參考的附件。
- AB都是Xiphophorus hellerii，而CD都是Xiphophorus maculatus。所有特徵比較中只有X. maculatus沒有hook，其他都是有，所以應該要打圈圈。
- 同種但體色不同的原因很多，因為我沒有預設學生知道這些魚的背景，所以我想看到的是學生藉由這樣的現象(由交接器判斷為同種，但體色不同)會提出什麼樣的假說。對一個未知答案的問題提出暫時性的解釋，就是假說。所以學生當然可以提到什麼天擇還是性擇壓力，成長過程(ontogenetic)受到的什麼影響。當然實際上這些魚都是人工選育的產物，所以那些體色差異就只是人擇的結果。但是學生本來就不知道這些，所以只要學生能說出道理來，就算是有得分。
- 被判斷為同種，交接器若有差異，就表示因為交接器所造就的機械性生殖隔離並沒有那麼嚴格遵守鎖鑰理論(lock-and-key theory)的預測，或是那樣的差異為種內的個體間差異，而不是種間差異。還有，不同部位，例如那些blade、spines、或是hook在種間與種內的變異程度都不一樣。這也表示性擇壓力(或人擇壓力)對於交接器不同部位的壓力並不是均等的。
- 其實透過這樣的觀察表示交接器的差異同時存在於種間與種內。種間的差異暗示了鎖鑰理論的成立，而種內的差異又暗示了交接器上不同部位有不同程度的保守性與可塑性。
但是看了同學的操作與答題狀況，我發現了什麼問題呢？
- 操作方面：不會撈魚的同學還不少，但是這一次我在試題上就已經要求學生不可以尖叫了，所以相信同學有忍住。然後，有同學堅稱我給他的魚是母的，但那是因為他把腹鰭當臀鰭 (我真的有驚呆)。此外我在試題上有明確指出，一條魚不可以被拿出來超過兩分鐘，但就是有一些學生會把魚晾在顯微鏡下，又不加水，根據題目，造成魚的受傷或死亡都是會被扣分的。絕大多數的同學的操作都沒有問題，但有些人很奇怪，就一定要用鑷子去戳魚，都已經告訴你只要使用化妝綿包起來，用昆蟲針把交接器撥一下就好了，為什麼一定要使用尖鑷子戳魚造成麟片剝落呢？
- 答題方面：絕大多數學生的問題是喜歡腦補，觀察力不好，又不相信自己的觀察。有些同學拿到的魚是還沒有變性完成的雄魚，所以他不應該看到hook或spines那些結構，但他居然會宣稱有，這當然是非常不OK的，這也表示他無法忠於自己的肉眼觀察，卻想要揣摩出題老師的意思。然後呢，根據附件一，四種魚的差異的確微小，但是大家應該可以看到maculatus和variatus的差別在於distal serrae，然後alvarezi與hellerii的差別在於proximal serrae與spines等特徵。所以這個小題要測驗的就是學生的觀察與類比能力。但是沒有一個學生通通答對。接下來是形態特徵的比較。生物課本上都會提到同源特徵(homologous characters)這事，所以呢，附件一中所有的特徵，除了hook以外，都是大家都有的。我只問該結構的有無，而不是在問發達程度，結果好多學生以為hellerii有hook ，而maculatus沒有。但是同學，那個結構是所有物種都有的，只是發達程度不同。所以這裡就是在考你知不知道怎麼判斷同源結構的存在與否。後面那三個題目都是在解釋前面的觀察所得，但有一半的同學，無法根據自己的觀察結果來回應後面三個題目，所以第一題的觀察結果，就和後面三題的現象解讀完全矛盾 (自己還看不出來)。好比說，有同學在第一題判斷AB為一種，CD為一種，但是在第四題又說"這是種內變異"。例外還有一個同學會提出與觀察接不上來的推測，好比說AB是同一物種，體色不同，但請問如何由這麼一點資訊推測出"這是DNA甲基化"？這種推測不會太快嗎？最後一個狀況就是怪東怪西，自己不會使用顯微鏡 (根本沒有開開關)，然後怪說"光線太暗我看不清楚"。喔這個我不行。
動物學實作A題也有一樣的問題，也就是明明沒有看到那個現象，卻掰出一些歪理。這真的滿嚴重的呢。
