La relación entre parejas, llena de cuidados, muestras de atención y empatía, es llamada amor por los poetas, pero los biólogos la llaman relaciones intersexuales encaminadas a la supervivencia y la procreación. Algunas especies prefieren multiplicarse, reproducirse con tantas parejas como sea posible para aumentar el número de crías, aumentando así las posibilidades de supervivencia de toda la especie. Otros crean parejas monógamas, que sólo pueden dejar de existir después de la muerte de uno de los miembros de la pareja. Durante muchos años, los científicos creyeron que la primera opción era mucho más rentable, pero esto no es del todo cierto. Las parejas monógamas, por regla general, crían a sus hijos juntos, es decir. protegerlo de los depredadores, conseguirle comida y enseñarle ciertas habilidades, mientras que en las relaciones polígamas todo esto suele recaer sobre los frágiles hombros de las hembras. Por supuesto que hay excepciones, pero hoy no hablamos de ellas. Los biólogos han estado interesados durante mucho tiempo en otro punto interesante: los machos continúan mostrando signos de atención hacia las hembras, incluso cuando su pareja ya se ha formado y existe desde hace varios años. ¿Qué causa este comportamiento, cuál es el beneficio de él y qué aspectos evolutivos están asociados con él? Encontraremos respuestas a estas preguntas en el informe del grupo de investigación. Ir.
Base de investigación
Dado el tema del estudio, no nos centraremos en las especies de aves polígamas, sino en los románticos emplumados que se enamoran de una vez por todas.
Hablando de monogamia, cabe destacar que existen varios tipos según la duración: una temporada, varios años y de por vida.
Entre las aves, la monogamia estacional es la más común. Un ejemplo sorprendente serían los gansos salvajes. Las hembras participan en la anidación e incubación de los huevos, y el macho es responsable de proteger el territorio. El segundo día después de la eclosión, la familia se dirige al cuerpo de agua más cercano, donde los pichones aprenden a buscar comida por sí mismos. En caso de peligro en el agua, la hembra protege ferozmente a la descendencia, pero el macho, aparentemente recordando asuntos importantes, la mayoría de las veces huye. No es la relación más ideal, no importa cómo se mire.
Una familia de gansos salvajes.
Si hablamos de relaciones, cuya base es la constancia, entonces las cigüeñas son las mejores en este asunto. Crean una pareja monógama de por vida y ni siquiera cambian de lugar de residencia a menos que sea absolutamente necesario. Un nido de cigüeñas, que puede pesar hasta 250 kg y alcanzar 1.5 m de diámetro, les sirve durante muchos años si los desastres naturales o la intervención humana no lo destruyen. En la República Checa existe un nido construido en el año 1864.
No es necesario apreciar las habilidades de construcción de las cigüeñas cuando se ven estructuras de este tipo.
A diferencia de los gansos salvajes, las cigüeñas tienen las mismas responsabilidades: ambos socios incuban huevos, buscan comida, enseñan a sus crías a volar y las protegen de los peligros. En las relaciones entre las cigüeñas juegan un papel importante varios tipos de rituales: canto, baile, etc. Lo más curioso es que estos rituales se llevan a cabo no sólo durante la formación de una pareja (en la primera cita), sino también durante toda su vida en común (incluso cuando reemplaza a la hembra durante la incubación, el macho realiza una pequeña danza). A nosotros esto nos parece muy lindo, romántico y completamente ilógico, ya que desde un punto de vista biológico tal comportamiento no aporta ningún beneficio. ¿Es tan? Y aquí podemos comenzar a considerar el estudio en sí, que se suponía que debía responder a esta pregunta.
Etólogos* Creen que la manifestación constante de sus sentimientos por parte de los machos está asociada con la preservación del estado reproductivo en las hembras.
Etología* - una ciencia que estudia el comportamiento determinado genéticamente, es decir. instintos.
Al mismo tiempo, no está claro por qué este comportamiento dura no sólo durante el período de apareamiento primario, sino durante toda la vida, porque sería más lógico que los machos invirtieran más fuerza y energía en su descendencia que en demostrar sentimientos por la femenino. Hasta ahora, muchos investigadores creían que la intensidad de la expresión de afecto hacia la hembra afecta directamente la calidad del apareamiento y, por tanto, la descendencia (es decir, el número de huevos puestos).
Un ave del paraíso macho baila delante de una hembra. Como podemos ver, el macho luce mucho más brillante que la hembra.
Esta teoría está confirmada por observaciones. Una hembra cuya pareja es un hombre guapo no escrito y el primer volador del pueblo pone más esfuerzo en su descendencia que si el macho no es ni pez ni ave. Suena divertido y gracioso, pero los rituales que los machos realizan frente a las hembras tienen como objetivo demostrar no solo la belleza, sino también la fuerza. Da la casualidad de que el plumaje brillante, los hermosos cantos y otras manifestaciones de atención de los machos son solo señales cognitivas para las hembras, que ella decodifica en información sobre el macho.
Los científicos de las universidades de Carolina del Norte y Chicago, cuyo trabajo estamos considerando hoy, creen que este comportamiento de los machos tiene como objetivo optimizar el comportamiento de las hembras en relación con el proceso de reproducción de la descendencia.
El modelo propuesto por los científicos se basa en numerosos experimentos que han demostrado que el fortalecimiento de estas señales de los machos aumenta la contribución de las hembras al proceso de procreación. Se ha sugerido que la fuente de tales efectos estimulantes son las respuestas perceptivas que surgen de las propiedades del entorno, las señales y el propio sistema nervioso. Actualmente se conocen alrededor de 100 ejemplos de tales "desviaciones" de los sistemas sensoriales ordinarios (audición, visión y olfato).
Cuando un macho demuestra una vez más sus ventajas sobre otros machos, esto puede tener un efecto positivo en el propio macho (la hembra definitivamente lo elegirá). Pero para la hembra esto puede ser una desventaja, ya que reducirá el rendimiento reproductivo futuro. En otras palabras, tenemos una situación de “superación de expectativas”. Un macho que es significativamente mejor que otros machos y constantemente muestra signos de interés por la hembra obtendrá lo que quiere: apareamiento y procreación, o más bien los de su propia especie. Una mujer que espera un comportamiento similar de otros hombres, pero no lo recibe, puede encontrarse en una situación desesperada. Los científicos llaman a este caso conflicto intersexual: entre la población aumenta la demostración de belleza de los hombres y crece la resistencia a esta táctica entre las mujeres.
Este conflicto se modeló utilizando un enfoque computacional (redes neuronales). En los modelos resultantes, el emisor de señales (fuente de señal - hombre) utiliza la percepción perceptiva del receptor (receptor de señal - mujer), que estimula las señales mismas en detrimento de la percepción. En cierto momento, se produce un cambio en la percepción de las señales en la población de mujeres (una especie de mutación), como resultado de lo cual la intensidad de las señales de la fuente (masculino) disminuirá considerablemente. Un aumento gradual de tales cambios conducirá al hecho de que tal o cual tipo de señal resultará completamente ineficaz. A medida que se producen tales cambios, algunas señales desaparecen y pierden su fuerza, pero surgen otras nuevas y el proceso comienza de nuevo.
Este sistema tan retorcido es bastante simple en la práctica. Imagina que aparece un macho con una pluma brillante (solo una), se destaca de los demás y las hembras le dan preferencia. Luego aparece un macho con dos plumas brillantes, luego con tres, etc. Pero la fuerza de tal señal, debido a su crecimiento y difusión, comienza a caer proporcionalmente. Y de repente aparece un macho que puede cantar maravillosamente y construir nidos. Como resultado, el hermoso plumaje como señal deja de ser efectivo y comienza a degenerar.
Sin embargo, siempre hay una excepción a la regla: algunos conflictos entre géneros pueden convertirse en una cooperación entre géneros completa y muy eficaz.
Esquema del surgimiento del conflicto intergénero y la cooperación intergénero.
La conclusión es que el macho con una señal más pronunciada obliga a la hembra a poner no tres huevos, sino cuatro. Esto es bueno para el macho: tendrá más descendencia con su acervo genético. Para la hembra, no tanto, porque tendrá que esforzarse más para conseguir que toda la descendencia sobreviva y alcance una edad independiente. En consecuencia, las hembras comienzan a desarrollarse paralelamente a los machos para ser más resistentes a sus señales. El resultado puede ser de dos maneras: conflicto o cooperación.
En el caso de la cooperación, las hembras evolucionan para poner 3 huevos, como antes de la aparición de una señal más fuerte de los machos, pero continúan respondiendo a estas señales. Hasta aquí los trucos de las mujeres en el mundo natural. De esta forma se forma no sólo una pareja, sino una pareja que se apoya mutuamente en el nivel óptimo para la procreación desde el punto de vista de la interacción señal-respuesta.
Los machos no pueden volver a evolucionar, en términos generales. Sus señales mejoradas a las hembras producen una nidada de tres huevos, es decir. no como se esperaba. Sin embargo, reducir la señal al nivel anterior también será ineficaz, ya que conducirá a una reducción del número de huevos en la nidada a dos. Resulta ser un círculo vicioso: los machos no pueden reducir la intensidad de la señal ni aumentarla, ya que las hembras en el primer caso darán a luz a menos crías y, en el segundo, no responderán.
Naturalmente, ni los hombres ni las mujeres tienen intenciones maliciosas o deseos de esclavizarse unos a otros. Todo este proceso tiene lugar a nivel genético y tiene como objetivo únicamente el beneficio de la descendencia de una pareja individual y el bienestar de la especie en su conjunto.
Resultados de la investigación
Utilizando modelos matemáticos, los científicos evaluaron las condiciones bajo las cuales podría ocurrir la cooperación intersexual. Característica cuantitativa con valor medio. zf describe la principal contribución de una hembra a su descendencia. Inicialmente, se permite que el valor promedio se desarrolle hasta su valor óptimo. zopot, que depende de dos variables: el beneficio de la inversión (el número de crías supervivientes) y el coste de la inversión para las hembras (cf). Esta última variable se evalúa después de la reproducción, lo que implica que algunas hembras sobreviven y pueden volver a tener descendencia al año siguiente, lo que resulta en un aumento en el número de generaciones.
Hay varios términos que se utilizarán con frecuencia a lo largo de este estudio y que vale la pena explicar un poco:
- señales - manifestación de atención por parte de los hombres hacia las parejas femeninas (canto, baile y otros rituales) que se llevan a cabo en parejas formadas;
- contribución / inversión - la respuesta de las hembras a estas señales, que se manifiesta en forma de un mayor número de huevos en la nidada, más tiempo para cuidar a las futuras crías, etc.;
- demandado - la hembra responde a las señales del macho;
- costes — el coste de la contribución de las hembras a la descendencia (tiempo en el nido, tiempo para buscar alimento, estado de salud debido a un mayor/menor número de huevos en la nidada, etc.).
Se modelaron nuevas señales masculinas y respuestas femeninas a ellas utilizando modificadores dialélicos de locus único que se recombinan libremente, combinando así enfoques cuantitativos y genéticos de poblaciones. EN lugar*, que controla la respuesta de la hembra (A), inicialmente se observa una alta frecuencia del alelo -respondedor* (A2), correspondiente a una percepción perceptiva preexistente
Lugar* - la ubicación de un gen específico en el mapa genético de un cromosoma.
Alelos* - diferentes formas del mismo gen ubicadas en los mismos loci de cromosomas homólogos. Los alelos determinan la ruta de desarrollo de un rasgo particular.
Gen respondedor* (Rsp) es un gen funcionalmente asociado con el factor de trastorno de segregación (gen SD), cuyo alelo activo (Rsp+) es capaz de suprimir la expresión de SD.
El locus señal (B) se fija inicialmente al alelo sin señal (B1). Luego se introduce el alelo B2, que provoca la aparición de señales masculinas.
Mostrar señales para machos también tiene su precio (sm), pero aumenta la contribución de la pareja femenina (A2) en el valor α. Por ejemplo, α se puede expresar como un huevo extra en una nidada. Al mismo tiempo, un aumento en la contribución de la hembra también puede manifestarse en forma de efectos positivos que tiene sobre su descendencia.
Por lo tanto, una pareja en la que el macho porta el alelo señalizador y la hembra porta el alelo respondedor (es decir, pares A2B2) tiene una contribución adicional de la hembra y, por tanto, una mayor fecundidad que las otras 3 combinaciones.
Variantes de combinaciones de machos y hembras según la proporción de señales y respuestas a las mismas.
El número de crías que sobreviven para reproducirse al año siguiente se ve afectado por dependencia de la densidad* dentro de la cría y dependencia de la densidad de cría después de emplumar.
Dependencia de la densidad* Los procesos dependientes de la densidad ocurren cuando la tasa de crecimiento de una población está regulada por la densidad de esa población.
Otro grupo de variables está asociado a la mortalidad de hembras y machos tras el nacimiento de la descendencia. Estas variables están determinadas por el aporte a la cría (cm - contribución de los hombres, cf - contribución de las mujeres), costos de las señales para los hombres (sm) y mortalidad no selectiva (dm - machos y df - hembras).
Viudas, viudos, menores y personas previamente solteras se unen para formar nuevas parejas y se completa el ciclo anual. En el modelo en estudio, el énfasis está en la monogamia genética, por lo que todos los tipos de selección sexual (es decir, la competencia entre individuos por una pareja) se excluyen de los cálculos.
La relación entre la evolución de las señales, los encuestados y las contribuciones.
Los modelos demostraron que se logra un equilibrio estable cuando los machos dan señales y las hembras responden a ellas. En el equilibrio, toda contribución a la descendencia vuelve al nivel que tenía antes de la aparición de señales masculinas adicionales.
en el gráfico А Lo anterior muestra un ejemplo de dinámica evolutiva donde la contribución femenina a la descendencia regresa al nivel óptimo, que es el resultado de la evolución del rasgo cuantitativo de la contribución (la línea verde punteada es la contribución real, y la línea verde sólida es la contribución que no se realizó debido a la falta de respuesta femenina a señales masculinas adicionales). en el gráfico В Se muestra un ejemplo alternativo cuando el conflicto entre géneros conduce a la pérdida de un encuestado.
y en el grafico С Se identifican dos parámetros que influyen en este resultado: un aumento en la contribución provocada por señales adicionales (α), y el costo de las mujeres por esta inversión (cf). En el área roja del gráfico, las señales nunca aumentan, ya que su costo excederá el beneficio. En las zonas amarilla y negra aumenta la frecuencia de las señales, lo que provoca un aumento de las costosas inversiones por parte de las mujeres. En el área amarilla, la respuesta a esto se produce reduciendo el rasgo de inversión cuantitativa, lo que conduce a la fijación permanente de los alelos tanto de las señales como de los encuestados. En la región negra, donde las mujeres que responden tienen una mayor inversión inducida, el alelo que responde se pierde rápidamente, seguido de señales, como en los modelos tradicionales de conflicto intersexual (gráfico В).
El límite vertical entre las regiones roja y amarilla representa el punto en el que los machos obtienen una inversión adicional en la descendencia debido a que las hembras equilibran el costo de su señalización. El límite horizontal que separa las áreas amarilla y negra del rojo ocurre de manera similar, pero por una razón menos obvia. Cuando los costos de inversión de las mujeres (cf) son bajos, entonces el valor óptimo de la contribución (zopot) será relativamente alto y, por tanto, la contribución femenina será significativamente mayor en las condiciones iniciales. La consecuencia de esto es que las señales proporcionan al hombre proporcionalmente menos beneficios de la inversión que provocan, lo que a su vez se ve compensado por sus costos.
El espacio de parámetros, en el que se fijan las señales y respuestas (amarillo), varía según la fuerza de la selección y la variación genética del alelo del encuestado. Por ejemplo, cuando la frecuencia alélica inicial de un respondedor es 0.9 en lugar de 0.99 como se muestra en la imagen n.º 2, la introducción de señales da como resultado una selección más efectiva en los respondedores (la variación genética inicial es mayor) y la región negra se expande hacia la izquierda.
Las señales masculinas pueden ocurrir incluso si tienen un costo que reduce la contribución del macho a la cría actual (parametrizado). sfec), afectando directamente aptitud física* tanto hombres como mujeres, en lugar de reducir la probabilidad de supervivencia del hombre.
Aptitud física* - la capacidad de reproducir individuos con un determinado genotipo.
La relación entre costos y señales de fecundidad (izquierda) y la relación entre costos y señales de viabilidad.
En términos de fertilidad, cuando las señales masculinas son fijas (área amarilla), todos los machos invierten menos en la descendencia que antes de la señalización. En este caso, la contribución de las hembras será mayor que antes de la aparición de las señales masculinas.
Una mayor inversión femenina, cuando los costos masculinos están regulados por la fecundidad (en lugar de la viabilidad), aumenta el número promedio de crías por pareja, pero no lo compensa completamente. Con el tiempo, una mayor contribución de las hembras aumenta el número promedio de crías que llegan a volar, pero disminuye la viabilidad promedio de las hembras. Esto conduce a la formación de un nuevo equilibrio entre estas dos fuerzas, donde el número medio de descendientes es menor que en el caso de viabilidad normal o en las condiciones iniciales (antes de la manifestación de las señales).
Desde un punto de vista matemático, se ve así: si las señales masculinas aumentan la fertilidad en un 1% (pero no aumentan la viabilidad), entonces los costos de las hembras por la descendencia aumentan en un 1.3%, pero al mismo tiempo su mortalidad también aumenta en un 0.5%. %, y el número de crías por pareja disminuye un 0.16%.
Si el valor promedio de la contribución femenina es inicialmente inferior al nivel óptimo (por ejemplo, debido a influencias ambientales), cuando aparecen señales que estimulan el crecimiento de los costos, surge un sistema equilibrado, es decir, cooperación intergénero. En tal situación, las señales masculinas no sólo aumentan la contribución de las hembras a la descendencia, sino también su aptitud.
Este comportamiento de machos y hembras ocurre con mayor frecuencia debido a cambios externos (clima, hábitat, cantidad de alimento disponible, etc.). En vista de esto, los científicos sugieren que la formación de la monogamia en algunas especies modernas, mientras que sus antepasados eran polígamos, se debe a la migración y, en consecuencia, a un cambio de entorno.
Para un conocimiento más detallado de los matices del estudio, recomiendo mirar и a él.
El acto final
Este estudio demostró la relación entre la poligamia y la monogamia desde una perspectiva evolutiva. En el reino de las aves, los machos siempre han tratado de superarse entre sí para llamar la atención de la hembra: con un plumaje brillante, un hermoso baile o incluso una demostración de sus habilidades de construcción. Este comportamiento se debe a la competencia entre machos, que suele ser característica de las especies polígamas. Desde la perspectiva de las hembras, todas estas señales permiten valorar las cualidades del macho que heredará su descendencia común. Sin embargo, con el tiempo, los machos comenzaron a evolucionar de tal manera que sus señales eran más brillantes que las de sus competidores. Las hembras, a su vez, han evolucionado para resistir esas señales. Al fin y al cabo, siempre debe haber un equilibrio. Si los costos de las hembras para la descendencia son desproporcionados con respecto a los beneficios, entonces no tiene sentido aumentar los costos. Es mejor poner una nidada de 3 huevos y sobrevivir al proceso de incubación y crianza de la descendencia que poner cinco y morir tratando de protegerlos.
Un conflicto de intereses intersexual de este tipo podría provocar una disminución catastrófica de la población, pero la evolución tomó un camino más sensato: el camino de la cooperación. En las parejas monógamas, los machos continúan expresándose en todo su esplendor y las hembras responden a esto con una contribución óptima a la descendencia.
Es curioso que el mundo de los animales salvajes no esté cargado de principios, leyes y normas morales, y todas las acciones estén determinadas por la evolución, la genética y la sed de procreación.
Quizás a los románticos una explicación tan científica del amor alado les parezca demasiado prosaica, pero los científicos piensan lo contrario. Después de todo, qué podría ser más hermoso que evolucionar de tal manera que exista un equilibrio y una verdadera asociación entre la mujer y el hombre, teniendo en cuenta los intereses de ambas partes y apuntando al beneficio de las generaciones futuras.
Viernes fuera de la cima:
Aunque estas aves no tienen el nombre más bonito (zampullines), su baile de reencuentro es sencillamente hermoso.
Fuera de la cima 2.0:
Las aves del paraíso son un excelente ejemplo (literalmente) de la variedad de señales que los machos envían a las hembras durante la temporada de anidación (BBC Earth, voz en off de David Attenborough).
¡Gracias por mirar, manténganse curiosos y tengan un gran fin de semana a todos! 🙂
Gracias por estar con nosotros. ¿Te gustan nuestros artículos? ¿Quieres ver más contenido interesante? Apóyanos haciendo un pedido o recomendándonos a amigos, 30% de descuento para usuarios de Habr en un análogo único de servidores de nivel de entrada, que fue inventado por nosotros para usted: (disponible con RAID1 y RAID10, hasta 24 núcleos y hasta 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 veces más barato? Solo aqui ¡en los Paises Bajos! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - ¡desde $99! Leer acerca de
Fuente: habr.com