Le relazioni tra i partner, piene di cura, attenzioni e empatia, sono chiamate amore dai poeti, mentre i biologi le definiscono come interazioni sessuali tese alla sopravvivenza e alla continuazione della specie. Alcune specie preferiscono riprodursi in gran numero — accoppiandosi con quanti più partner possibile, per aumentare la prole, così da migliorare le possibilità di sopravvivenza dell'intera specie. Altre creano coppie monogame, che possono estinguersi solo dopo la morte di uno dei partner. Per molti anni, gli scienziati hanno ritenuto che la prima opzione fosse decisamente più vantaggiosa, ma non è proprio così. Le coppie monogame, infatti, tendono a crescere insieme la prole, ovvero proteggerla dai predatori, procacciarle cibo e insegnarle determinate abilità, mentre nelle relazioni poligame questo compito ricade spesso sulle fragili spalle delle femmine. Certo, ci sono delle eccezioni, ma oggi non parleremo di esse. I biologi sono stati a lungo interessati a un altro aspetto curioso: i maschi continuano a mostrare attenzioni verso le femmine, anche quando la loro coppia è già formata e esiste da diversi anni. Cosa determina questo comportamento, quale vantaggio ne deriva e quali aspetti evolutivi sono coinvolti? Troveremo le risposte a queste domande nella relazione del gruppo di ricerca. Iniziamo.
Fondamenti della ricerca
Considerando il tema della ricerca, non ci soffermeremo sulle specie poligame di uccelli, ma ci concentreremo sui romantici piumati, che si innamorano una volta per tutte.
Parlando di monogamia, è importante notare che ci sono diversi tipi in base alla durata: un solo stagione, diversi anni e per tutta la vita.
Tra gli uccelli, la monogamia stagionale è la più comune. Un esempio eclatante sono le oche selvatiche. Le femmine si occupano del nido e della cova delle uova, mentre il maschio della difesa del territorio. Il giorno dopo la schiusa, la famiglia si dirige verso il più vicino specchio d'acqua, dove i piccoli imparano a procurarsi il cibo. In caso di pericolo sull'acqua, la femmina protegge ferocemente la prole, mentre il maschio, evidentemente ricordando questioni importanti, spesso scappa. Non proprio un ideale di relazione, a dire il vero.
Famiglia di oche selvatiche.
Se parliamo di relazioni basate sulla stabilità, le cicogne sono le migliori in questo aspetto. Creano una coppia monogama per tutta la vita e non cambiano nemmeno il luogo di residenza senza un motivo serio. Un nido di cicogne, che può pesare fino a 250 kg e raggiungere i 1,5 m di diametro, serve loro per molti anni, a meno che non venga distrutto da catastrofi naturali o dall'intervento umano. In Repubblica Ceca c'è un nido che è stato costruito già nel 1864.
Le abilità costruttive delle cicogne non necessitano di valutazione quando si vedono tali opere.
A differenza delle oche selvatiche, nelle cicogne regna l'uguaglianza dei doveri: entrambi i partner covano le uova, cercano cibo, insegnano alla prole a volare e la proteggono dai pericoli. Un ruolo importante nelle relazioni delle cicogne è svolto da vari rituali: canti, balli, ecc. La cosa più curiosa è che questi rituali si svolgono non solo durante il periodo di formazione della coppia (al primo appuntamento), ma anche per tutta la vita insieme (anche cambiando la femmina durante la cova, il maschio esegue una piccola danza). Per noi appare molto dolce, romantico e assolutamente illogico, poiché da un punto di vista biologico questo comportamento non ha alcun beneficio. Giusto? E qui possiamo passare a esaminare lo studio stesso, che doveva rispondere a questa domanda.
Etologi* ritengono che l'espressione costante dei sentimenti da parte dei maschi sia correlata al mantenimento dello stato riproduttivo delle femmine.
Etologia* è la scienza che studia il comportamento geneticamente determinato, cioè gli istinti.
Rimane tuttavia poco chiaro perché tale comportamento duri non solo durante il periodo di accoppiamento iniziale, ma per tutta la vita, poiché sarebbe più logico per i maschi investire più tempo ed energia nella prole, piuttosto che nella dimostrazione dei sentimenti verso le femmine. Al giorno d'oggi, molti ricercatori hanno ritenuto che l'intensità dell'espressione di affetto verso la femmina influisca direttamente sulla qualità dell'accoppiamento e, di conseguenza, della prole (cioè il numero di uova deposte).
Il maschio di una specie di uccelli del paradiso danza davanti alla femmina. Come possiamo vedere, il maschio appare molto più vivace della femmina.
Questa teoria è supportata dalle osservazioni. La femmina, il cui partner è un vero belloccio e il primo volatore del villaggio, investe più energie nella prole rispetto a quando il maschio è un uomo qualunque. Sembra divertente e buffo, ma i rituali che i maschi svolgono di fronte alle femmine sono mirati a dimostrare non solo bellezza, ma anche forza. Così è andata: il piumaggio brillante, il canto melodioso e altre manifestazioni di attenzione da parte dei maschi sono per le femmine semplici segnali cognitivi che esse decodificano come informazioni sul maschio.
Gli scienziati delle università della Carolina del Nord e di Chicago, il cui lavoro stiamo esaminando oggi, ritengono che questo comportamento da parte dei maschi sia finalizzato a ottimizzare il comportamento delle femmine riguardo al processo di riproduzione.
Il modello proposto dagli scienziati si basa su numerosi esperimenti che hanno dimostrato che un'intensificazione di quelli segnali da parte dei maschi aumenta il contributo delle femmine nel processo di continuazione della specie. Si ipotizza che la fonte di tali effetti stimolanti siano le risposte percettive che sorgono a causa delle caratteristiche dell'ambiente circostante, dei segnali e del sistema nervoso stesso. Attualmente sono noti circa 100 esempi di tali "deviazioni" dai normali sistemi sensoriali (udito, vista e olfatto).
Quando un maschio dimostra di nuovo i suoi vantaggi rispetto ad altri maschi, questo può avere un effetto positivo sullo stesso maschio (la femmina lo sceglierà sicuramente). Ma per la femmina questo può essere uno svantaggio, poiché ridurrà la sua futura realizzazione riproduttiva. In altre parole, abbiamo una situazione di "superare le aspettative". Un maschio che è significativamente migliore degli altri maschi e mostra costantemente segni di interesse per la femmina ottiene ciò che desidera: accoppiarsi e continuare la propria specie. La femmina, d'altra parte, che si aspetta un comportamento simile da altri maschi ma non lo riceve, può trovarsi in una situazione difficile. Tale caso è definito dagli scienziati come conflitto intersessuale: la dimostrazione da parte dei maschi della loro bellezza aumenta all'interno della popolazione, mentre tra le femmine cresce la resistenza a questa tattica.
Questo conflitto è stato modellato utilizzando un approccio computazionale (reti neurali). Nei modelli ottenuti, il segnale (la fonte del segnale - il maschio) utilizza la percezione del ricevente (il ricevitore del segnale - la femmina), che stimola i segnali a danno della percezione. A un certo punto, si verifica un cambiamento nella percezione dei segnali nella popolazione delle femmine (una sorta di mutazione), il che comporta una riduzione significativa della potenza dei segnali della fonte (maschio). L'aumento graduale di tali cambiamenti porterà a rendere inefficace determinati tipi di segnale. Con il progredire di tali cambiamenti, alcuni segnali scompaiono, perdendo la loro potenza, mentre ne nascono di nuovi, e il processo ricomincia.
Questo sistema, per quanto complicato, è abbastanza semplice nella pratica. Immaginate che un maschio con una piuma brillante (una sola) si distingua dagli altri, e le femmine lo preferiscano. Poi appare un maschio con due piume brillanti, poi con tre, e così via. Ma la forza di tale segnale, a causa della sua crescita e diffusione, inizia a diminuire proporzionalmente. E all'improvviso compare un maschio che sa cantare bene e costruire nidi. Di conseguenza, la bella piumatura come segnale smette di essere efficace e inizia a degenerare.
Tuttavia, ci sono sempre eccezioni alla regola: alcuni conflitti intersessuali possono evolversi in una vera e propria e molto efficace cooperazione intersessuale.
Schema di insorgenza del conflitto intersessuale e della cooperazione intersessuale.
La sostanza è che un maschio con un segnale più marcato costringe la femmina a deporre non tre uova, ma quattro. Per il maschio è vantaggioso: avrà più prole con il suo patrimonio genetico. Per la femmina, non è così vantaggioso, poiché dovrà spendere più energie affinché tutta la prole sopravviva e raggiunga l'età adulta. Di conseguenza, le femmine iniziano a svilupparsi parallelamente ai maschi per essere più resilienti ai loro segnali. Di conseguenza, può esserci due strade: conflitto o cooperazione.
In caso di collaborazione, le femmine evolvono in modo da deporre 3 uova, come prima della comparsa di segnali più forti da parte dei maschi, ma continuano a rispondere a questi segnali. Ecco a te le astuzie femminili nel regno della natura. In questo modo si forma non semplicemente una coppia, ma una coppia che si sostiene a vicenda al livello ottimale per la continuazione della specie in termini di interazione segnale-risposta.
I maschi, invece, non possono evolversi all'indietro, per così dire. I loro segnali potenziati verso le femmine danno come risultato la deposizione di tre uova, ossia non quella attesa. Tuttavia, ridurre il segnale al livello precedente sarebbe altrettanto inefficace, poiché porterebbe a una diminuzione del numero di uova deposte a due. Si crea così un circolo vizioso: i maschi non possono ridurre l'intensità del segnale né aumentarne la forza, poiché nel primo caso le femmine darebbero meno prole, mentre nel secondo non risponderebbero.
Naturalmente, né i maschi né le femmine hanno alcuna malizia o desiderio di sottomettersi l'uno con l'altro. Tutto questo processo si svolge a livello genetico ed è rivolto esclusivamente al bene della prole di una specifica coppia e al benessere della specie in generale.
Risultati dello studio
Utilizzando la modellizzazione matematica, gli scienziati hanno valutato le condizioni in cui può sorgere la cooperazione intersessuale. La caratteristica quantitativa con valore medio zf descrive il contributo principale della femmina alla sua prole. Inizialmente, al valore medio è consentito svilupparsi fino al suo valore ottimale zopt, che dipende da due variabili: il vantaggio del contributo (numero di discendenti sopravvissuti) e il costo del contributo per le femmine (cf). Quest'ultima variabile viene valutata dopo la riproduzione, implicando che parte delle femmine sopravvive e può produrre nuovamente prole l'anno successivo, portando a un aumento del numero di generazioni.
In questo studio verranno spesso utilizzati alcuni termini che vale la pena chiarire:
- segnali — manifestazione di attenzione da parte dei maschi verso le partner femminili (canto, danze e altri rituali), che si verificano nel contesto di coppie formate;
- contributo / investimenti — risposta delle femmine a questi segnali, manifestata in un maggior numero di uova deposte, maggiore tempo dedicato alla cura della futura prole, ecc.;
- rispondente — femmina che risponde ai segnali del maschio;
- costi — il costo dell'investimento delle femmine nella prole (tempo nel nido, tempo per la ricerca di cibo, stato di salute in relazione al numero di uova nella covata, ecc.).
Nuovi segnali dei maschi e reazioni delle femmine a questi sono stati modellati utilizzando modificatori diallel a uno locus ricombinanti, combinando in questo modo approcci genetici quantitativi e di popolazione. Nel locus*, che controlla la risposta della femmina (A), si osserva inizialmente un'alta frequenza dell'allele-rispondente* (A2), corrispondente alla percezione soggettiva esistente prima
Locus* — posizione di un determinato gene sulla mappa genetica del cromosoma.
Alleli* — diverse forme dello stesso gene, posizionate negli stessi loci dei cromosomi omologhi. Gli alleli determinano il percorso di sviluppo di una caratteristica specifica.
Gene-risponder* (Rsp) — gene funzionalmente correlato al fattore di disturbo della segregazione (gene SD), il quale ha un allele attivo (Rsp+) capace di sopprimere l'espressione di SD.
Il locus segnale (B) è inizialmente fissato per l'allele senza segnale (B1). Successivamente, viene introdotto l'allele B2, che provoca la comparsa di segnali da parte dei maschi.
La manifestazione di segnali da parte dei maschi ha anche un costo (sm), ma aumenta il contributo del partner femmina (A2) di un'unità α. Ad esempio, α può essere espresso come un uovo extra nella covata. Questo aumento del contributo della femmina può anche manifestarsi in effetti positivi sulla sua prole.
Pertanto, una coppia in cui il maschio porta l'allele del segnale e la femmina porta l'allele del rispondente (cioè coppie A2B2), ha un contributo aggiuntivo da parte della femmina e, di conseguenza, una maggiore fecondità rispetto alle altre 3 combinazioni.
Varianti delle combinazioni di maschi e femmine in relazione ai segnali e alle risposte.
Il numero di discendenti sopravvissuti per la riproduzione l'anno successivo è influenzato dalla dipendenza dalla densità* all'interno di un gruppo e dalla dipendenza dalla densità del gruppo dopo la muta.
La dipendenza dalla densità* — processi dipendenti dalla densità si verificano quando i tassi di crescita della popolazione sono regolati dalla densità di quella popolazione.
Un altro gruppo di variabili è collegato alla mortalità delle femmine e dei maschi dopo la nascita della prole. Queste variabili sono definite dal contributo alla covata (cm — contributo dei maschi, cf — contributo delle femmine), costi dei segnali per i maschi (sm) e mortalità non selettiva (dm — maschi e df — femmine).
Vedove, vedovi, minori e qualsiasi individuo precedentemente single si uniscono per formare nuove coppie, e il ciclo annuale si conclude. Nel modello studiato, l'accento è posto sulla monogamia genetica, pertanto tutti i tipi di selezione sessuale (cioè competizione tra individui per un partner) sono esclusi dai calcoli.
Relazione tra l'evoluzione dei segnali, i rispondenti e il contributo.
La modellazione ha mostrato che si raggiunge un equilibrio sostenibile quando i maschi emettono segnali e le femmine rispondono. In uno stato di equilibrio, l'intero contributo alla discendenza ritorna al livello che era prima dell'emergere di segnali aggiuntivi dai maschi.
Nel grafico A sopra è mostrato un esempio di dinamica evolutiva, dove il contributo delle femmine alla discendenza torna al livello ottimale, il che è il risultato dell'evoluzione del carattere quantitativo del contributo (la linea verde tratteggiata rappresenta il contributo reale, mentre la linea verde continua rappresenta il contributo che non è stato realizzato a causa della mancanza di risposta delle femmine ai segnali aggiuntivi dei maschi). Nel grafico In è mostrato un esempio alternativo, dove il conflitto intersessuale porta alla perdita di rispondenti.
E nel grafico C sono evidenziati due parametri che influenzano tale risultato: l'aumento del contributo causato da segnali aggiuntivi (α), e i costi sostenuti dalle femmine per questo contributo (cf). Nell'area rossa del grafico, i segnali non aumentano mai, poiché il loro costo supera il beneficio. Nelle aree gialla e nera, la frequenza dei segnali aumenta, il che porta a un aumento degli investimenti da parte delle femmine. Nell'area gialla, la risposta a ciò avviene attraverso una riduzione del carattere quantitativo dell'investimento, il che porta a una fissazione costante degli alleli sia come segnali che come rispondenti. Nell'area nera, dove le femmine rispondenti hanno maggiori investimenti indotti, l'allele responsivo viene rapidamente perso, seguito dai segnali, come nei tradizionali modelli di conflitto intersessuale (grafico In).
Il confine verticale tra le aree rossa e gialla rappresenta il punto in cui i maschi ottengono un contributo aggiuntivo alla prole poiché le femmine bilanciano i costi per l'emissione dei segnali. Il confine orizzontale che separa le aree gialla e nera da quella rossa si verifica in modo analogo, ma per una ragione meno ovvia. Quando i costi femminili per il contributo (cf) sono bassi, il valore ottimale del contributo (zopt) sarà relativamente alto e, di conseguenza, il contributo delle femmine sarà significativamente maggiore nelle condizioni iniziali. Ciò comporta che i segnali forniscono ai maschi un vantaggio proporzionalmente minore rispetto al contributo che essi provocano, il che viene nuovamente compensato dai loro costi.
Lo spazio dei parametri, in cui i segnali e le risposte sono fissati (giallo), varia a seconda della forza della selezione e della dispersione genetica dell'allele rispondente. Ad esempio, quando la frequenza iniziale dell'allele rispondente è 0.9 invece di 0.99, come mostrato nella figura n. 2, l'introduzione di segnali porta a una selezione più efficace nei confronti dei rispondenti (la dispersione genetica iniziale è maggiore) e l'area nera si espande verso sinistra.
I segnali del maschio possono apparire anche se associati a costi che riducono il contributo del maschio alla covata attuale (parametrizzato sfec), influenzando così direttamente l'idoneità* sia del maschio che della femmina, senza diminuire la probabilità di sopravvivenza del maschio.
L'idoneità* è la capacità di riproduzione degli individui con un certo genotipo.
Il rapporto tra i costi di fecondità e segnali (a sinistra) e il rapporto tra i costi di vitalità e segnali.
In termini di fecondità, quando i segnali del maschio sono fissi (area gialla), tutti i maschi contribuiscono meno alla prole rispetto a prima dell'emissione dei segnali. In tal caso, il contributo delle femmine sarà maggiore di quanto fosse prima dell'emissione dei segnali maschili.
Un maggiore contributo delle femmine, quando i costi dei maschi sono regolati dalla fertilità (e non dalla vitalità), aumenta il numero medio di discendenti per coppia, ma ciò non compensa completamente. Col tempo, un maggiore contributo delle femmine porta a un aumento del numero medio di prole che raggiunge il piumaggio, ma riduce il tasso medio di vitalità delle femmine. Questo porta alla formazione di un nuovo equilibrio tra queste due forze, dove il numero medio di discendenti è inferiore rispetto a quello in condizioni di normale vitalità o all'inizio (prima della manifestazione dei segnali).
Da un punto di vista matematico, questo appare nel seguente modo: se i segnali dei maschi aumentano la fertilità dell'1% (ma non aumentano la vitalità), i costi delle femmine per la prole aumentano del 1,3%, ma la loro mortalità aumenta anche dello 0,5%, mentre il numero di discendenti per coppia diminuisce dello 0,16%.
Se il valore medio del contributo delle femmine è inizialmente inferiore al livello ottimale (ad esempio, a causa dell'influenza dell'ambiente), allora quando si manifestano i segnali che stimolano l'aumento dei costi, si crea un sistema bilanciato, cioè la cooperazione di genere. In questa situazione, i segnali dei maschi non solo aumentano il contributo delle femmine alla prole, ma anche la loro adattabilità.
Questo comportamento di maschi e femmine si verifica più frequentemente a causa di cambiamenti esterni (clima, habitat, disponibilità di cibo, ecc.). Per questo motivo, gli scienziati ipotizzano che la formazione di monogamia in alcune specie moderne, mentre i loro antenati erano poligami, sia dovuta alla migrazione e, di conseguenza, al cambiamento dell'ambiente.
Per un approfondimento sulle sfumature della ricerca, consiglio di dare un'occhiata a e ad essa.
Epilogo
Questa ricerca ha dimostrato il legame tra poligamia e monogamia dal punto di vista evolutivo. Nel regno degli uccelli, i maschi cercano sempre di superarsi a vicenda per attirare l'attenzione delle femmine: con piumaggio appariscente, balli affascinanti o persino dimostrando le proprie abilità nel costruire nidi. Questo comportamento è tipico delle specie poligame, dovuto alla competizione tra maschi. Dal punto di vista delle femmine, tutti questi segnali permettono di valutare le qualità del maschio, che saranno ereditate dalla loro prole. Tuttavia, nel corso del tempo, i maschi hanno iniziato a evolversi in modo che i loro segnali fossero più brillanti rispetto a quelli dei concorrenti. Le femmine, a loro volta, si sono evolute per contrastare tali segnali. Deve sempre esserci un equilibrio. Se i costi per la prole sostenuti dalle femmine non sono proporzionati ai benefici, non ha senso aumentare i costi. È meglio deporre un nido di 3 uova e sopravvivere durante l'incubazione e l'allevamento della prole, piuttosto che deporre cinque uova e morire nel tentativo di proteggerle.
Tale conflitto intersessuale potrebbe portare a un catastrofico declino della popolazione, ma l'evoluzione ha seguito un percorso più saggio — quello della cooperazione. Nelle coppie monogame, i maschi continuano a mostrarsi in tutto il loro splendore, mentre le femmine rispondono con il miglior contributo alla prole.
È curioso notare che il mondo degli animali selvatici non è gravato da principi morali, leggi e norme, ma tutte le azioni sono determinate dall'evoluzione, dalla genetica e dal desiderio di perpetuare la specie.
Forse per i romantici, questa spiegazione scientifica dell'amore volante sembra troppo prosaica, ma gli scienziati pensano diversamente. Infatti, cosa può essere più bello che evolversi in modo tale da mantenere un equilibrio e una vera partnership tra maschio e femmina, tenendo conto degli interessi di entrambe le parti e mirati al bene delle future generazioni.
Off-topic del venerdì:
Nonostante il nome di questi uccelli non sia dei più belli («pogonati»), il loro ballo di riunione è semplicemente splendido.
Off-topic 2.0:
I pennuti del paradiso sono un esempio vivido (letteralmente) della varietà di segnali che i maschi inviano alle femmine durante il periodo di nidificazione (BBC Earth, voce narrante - David Attenborough).
Grazie per l'attenzione, rimanete curiosi e buon fine settimana a tutti, ragazzi! 🙂
Grazie per rimanere con noi. Ti piacciono i nostri articoli? Vuoi vedere più contenuti interessanti? Supportaci effettuando un ordine o raccomandandoci a qualcuno. Sconto del 30% per gli utenti di Habra su un'analoga unica di server entry-level, che abbiamo ideato per te: (sono disponibili opzioni con RAID1 e RAID10, fino a 24 core e fino a 40GB DDR4).
Dell R730xd a metà prezzo? Solo da noi nei Paesi Bassi! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — a partire da $99! Leggi di
Fonte: habr.com
