La relazione tra i partner, piena di cura, segni di attenzione ed empatia, i poeti chiamano amore, ma i biologi la chiamano relazione intersessuale finalizzata alla sopravvivenza e alla procreazione. Alcune specie preferiscono acquisire numeri, riprodursi con il maggior numero possibile di partner per aumentare il numero di prole, aumentando così le possibilità di sopravvivenza dell'intera specie. Altri creano coppie monogame, che possono cessare di esistere solo dopo la morte di uno dei partner. Per molti anni gli scienziati hanno creduto che la prima opzione fosse molto più redditizia, ma questo non è del tutto vero. Le coppie monogame, di regola, allevano la loro prole insieme, ad es. proteggerlo dai predatori, procurarsi il cibo e insegnargli determinate abilità, mentre nelle relazioni poligame tutto questo ricade molto spesso sulle fragili spalle delle femmine. Certo, ci sono delle eccezioni, ma oggi non ne parliamo. I biologi sono da tempo interessati a un altro punto interessante: i maschi continuano a mostrare segni di attenzione verso le femmine, anche quando la loro coppia è già formata ed esiste da diversi anni. Cosa causa questo comportamento, qual è il vantaggio che ne deriva e quali aspetti evolutivi sono associati ad esso? Troveremo le risposte a queste domande nel rapporto del gruppo di ricerca. Andare.
Base di ricerca
Dato l'argomento dello studio, non ci concentreremo sulle specie di uccelli poligami, ma ci concentreremo sui romantici pennuti che si innamorano una volta per tutte.
Parlando della monogamia, vale la pena notare che ne esistono diversi tipi a seconda della durata: una stagione, diversi anni e per tutta la vita.
Tra gli uccelli, la monogamia stagionale è la più comune. Un esempio lampante sarebbero le oche selvatiche. Le femmine sono coinvolte nella nidificazione e nell'incubazione delle uova, mentre il maschio è responsabile della protezione del territorio. Il secondo giorno dopo la schiusa, la famiglia si reca allo stagno più vicino, dove le papere imparano a cercare da sole il cibo. In caso di pericolo sull'acqua, la femmina protegge ferocemente la prole, ma il maschio, apparentemente ricordando questioni importanti, molto spesso fugge. Non è la relazione più ideale, non importa come la guardi.
Una famiglia di oche selvatiche.
Se parliamo di relazioni, la cui base è la costanza, allora le cicogne sono le migliori in questa materia. Costituiscono una coppia monogama per la vita e non cambiano nemmeno il luogo di residenza se non assolutamente necessario. Un nido di cicogne, che può pesare fino a 250 kg e raggiungere 1.5 m di diametro, serve loro per molti anni se i disastri naturali o l'intervento umano non lo distruggono. Nella Repubblica Ceca esiste un nido creato nel lontano 1864.
Non è necessario apprezzare le abilità costruttive delle cicogne quando si vedono tali strutture.
A differenza delle oche selvatiche, le cicogne hanno le stesse responsabilità: entrambi i partner covano le uova, cercano cibo, insegnano alla prole a volare e li proteggono dai pericoli. Vari tipi di rituali svolgono un ruolo importante nelle relazioni con le cicogne: canti, balli, ecc. La cosa più curiosa è che questi rituali vengono eseguiti non solo durante la formazione di una coppia (al primo appuntamento), ma anche per tutta la loro vita insieme (anche quando si sostituisce la femmina durante l'incubazione, il maschio esegue una piccola danza). A noi questo sembra molto carino, romantico e del tutto illogico, poiché da un punto di vista biologico un simile comportamento non porta alcun beneficio. È così? E qui possiamo iniziare senza problemi a considerare lo studio stesso, che avrebbe dovuto rispondere a questa domanda.
Etologi* Credono che la costante manifestazione dei loro sentimenti da parte dei maschi sia associata alla conservazione dello stato riproduttivo nelle femmine.
Etologia* - una scienza che studia il comportamento geneticamente determinato, cioè istinti.
Allo stesso tempo, non è chiaro perché questo comportamento si protragga non solo durante il periodo dell’accoppiamento primario, ma per tutta la vita, poiché sarebbe più logico che i maschi investessero più forza ed energia nella prole, piuttosto che nel dimostrare sentimenti verso la prole. femmina. Ormai molti ricercatori ritengono che l'intensità dell'espressione di affetto nei confronti della femmina influisca direttamente sulla qualità dell'accoppiamento e, quindi, sulla prole (cioè sul numero di uova deposte).
Un uccello del paradiso maschio balla davanti a una femmina. Come possiamo vedere, il maschio appare molto più luminoso della femmina.
Questa teoria è confermata dalle osservazioni. Una femmina il cui partner è un bell'uomo non scritto e il primo a volare nel villaggio mette più impegno nella sua prole che se il maschio non fosse né pesce né carne. Sembra divertente e divertente, ma i rituali che i maschi eseguono davanti alle femmine mirano a dimostrare non solo la bellezza, ma anche la forza. Si dà il caso che il piumaggio brillante, il bel canto e altre manifestazioni di attenzione da parte dei maschi siano solo segnali cognitivi per le femmine, che lei decodifica in informazioni sul maschio.
Scienziati delle università della Carolina del Nord e di Chicago, di cui stiamo considerando il lavoro oggi, ritengono che questo comportamento dei maschi sia finalizzato a ottimizzare il comportamento delle femmine in relazione al processo di riproduzione della prole.
Il modello proposto dagli scienziati si basa su numerosi esperimenti che hanno dimostrato che il rafforzamento di questi segnali da parte dei maschi aumenta il contributo delle femmine al processo di procreazione. È stato suggerito che la fonte di tali effetti stimolatori siano le risposte percettive derivanti dalle proprietà dell'ambiente, dei segnali e del sistema nervoso stesso. Al momento sono noti circa 100 esempi di tali "deviazioni" dai normali sistemi sensoriali (udito, vista e olfatto).
Quando un maschio dimostra ancora una volta i suoi vantaggi rispetto agli altri maschi, ciò può avere un effetto positivo sul maschio stesso (la femmina lo sceglierà sicuramente). Ma per la femmina questo può essere uno svantaggio, poiché ridurrà la futura capacità riproduttiva. In altre parole, abbiamo una situazione “superiore alle aspettative”. Un maschio che è significativamente migliore degli altri maschi e mostra costantemente segni di interesse per la femmina otterrà ciò che vuole: l'accoppiamento e la procreazione, o meglio la sua stessa specie. Una femmina che si aspetta un comportamento simile da altri maschi, ma non lo riceve, potrebbe trovarsi in una situazione terribile. Gli scienziati chiamano questo caso un conflitto intersessuale: le manifestazioni di bellezza da parte degli uomini aumentano tra la popolazione, e la resistenza a questa tattica cresce tra le donne.
Questo conflitto è stato modellato utilizzando un approccio computazionale (reti neurali). Nei modelli risultanti, il segnalatore (sorgente del segnale - maschio) utilizza la percezione percettiva del ricevente (ricevitore del segnale - femmina), che stimola i segnali stessi a scapito della percezione. Ad un certo punto, si verifica un cambiamento nella percezione dei segnali nella popolazione femminile (una sorta di mutazione), a seguito della quale la forza dei segnali dalla fonte (maschio) diminuirà notevolmente. Un graduale aumento di tali cambiamenti porterà al fatto che l'uno o l'altro tipo di segnale sarà completamente inefficace. Quando si verificano tali cambiamenti, alcuni segnali scompaiono, perdendo la loro forza, ma ne emergono di nuovi e il processo ricomincia.
Questo sistema molto contorto è abbastanza semplice nella pratica. Immagina che un maschio appaia con una piuma brillante (solo una), si distingue dagli altri e le femmine gli danno la preferenza. Quindi appare un maschio con due piume luminose, poi con tre, ecc. Ma la forza di un segnale del genere, a causa della sua crescita e diffusione, comincia a diminuire proporzionalmente. E poi all'improvviso appare un maschio che sa cantare magnificamente e costruire nidi. Di conseguenza, il bel piumaggio come segnale cessa di essere efficace e inizia a degenerare.
Tuttavia, c'è sempre un'eccezione alla regola: alcuni conflitti intergender possono svilupparsi in una cooperazione intergender a tutti gli effetti e molto efficace.
Schema dell'emergere del conflitto intergender e della cooperazione intergender.
La conclusione è che il maschio con un segnale più pronunciato costringe la femmina a deporre non tre uova, ma quattro. Questo è positivo per il maschio: avrà più figli con il suo patrimonio genetico. Per la femmina, non tanto, perché dovrà impegnarsi di più per garantire che tutta la prole sopravviva e raggiunga un'età indipendente. Di conseguenza, le femmine iniziano a svilupparsi parallelamente ai maschi per essere più resistenti ai loro segnali. Il risultato può essere di due tipi: conflitto o cooperazione.
In caso di cooperazione, le femmine si evolvono per deporre 3 uova, come prima della comparsa di un segnale più forte da parte dei maschi, ma continuano a rispondere a questi segnali. Questo per quanto riguarda i trucchi delle donne nel mondo naturale. In questo modo si forma non solo una coppia, ma una coppia che si sostiene a livello ottimale per la procreazione dal punto di vista dell'interazione segnale-risposta.
I maschi non possono evolversi indietro, grosso modo. I loro segnali potenziati alle femmine producono una covata di tre uova, cioè non come previsto. Tuttavia, anche la riduzione del segnale al livello precedente sarà inefficace, poiché porterà a una riduzione del numero di uova nella covata a due. Si scopre un circolo vizioso: i maschi non possono ridurre la forza del segnale e non possono aumentarlo, poiché le femmine nel primo caso daranno alla luce meno prole e nel secondo caso non risponderanno.
Naturalmente, né i maschi né le femmine hanno alcun intento dannoso o desiderio di schiavizzarsi a vicenda. L'intero processo avviene a livello genetico ed è finalizzato esclusivamente al beneficio della prole di una singola coppia e al benessere della specie nel suo insieme.
Risultati dello studio
Utilizzando modelli matematici, gli scienziati hanno valutato le condizioni in cui potrebbe verificarsi la cooperazione intersessuale. Caratteristica quantitativa con valore medio zf descrive il contributo principale di una femmina alla sua prole. Inizialmente, si lascia che il valore medio raggiunga il suo valore ottimale zopt, che dipende da due variabili: il beneficio dell'investimento (il numero di figli sopravvissuti) e il costo dell'investimento per le femmine (cf). Quest'ultima variabile viene valutata dopo la riproduzione, il che implica che alcune femmine sopravvivono e possono produrre nuovamente figli l'anno successivo, con conseguente aumento del numero di generazioni.
Ci sono diversi termini che verranno utilizzati frequentemente nel corso di questo studio e che vale la pena spiegare un po':
- segnali - manifestazione di attenzione da parte dei maschi alle partner femminili (canti, balli e altri rituali) che si svolgono in coppie formate;
- contributo / investimento - la risposta delle femmine a questi segnali, manifestata sotto forma di un maggior numero di uova nella covata, più tempo per prendersi cura della futura prole, ecc.;
- convenuto - la femmina risponde ai segnali del maschio;
- costi — il costo del contributo delle femmine alla prole (tempo nel nido, tempo per la ricerca del cibo, stato di salute dovuto a un numero maggiore/minore di uova nella covata, ecc.).
Nuovi segnali maschili e risposte femminili ad essi sono stati modellati utilizzando modificatori diallelici a locus singolo liberamente ricombinanti, combinando così approcci quantitativi e genetici della popolazione. IN luogo*, che controlla la risposta della femmina (A), inizialmente si osserva un'alta frequenza dell'allele -risponditore* (A2), corrispondente ad una percezione percettiva preesistente
Luogo* - la posizione di un gene specifico sulla mappa genetica di un cromosoma.
Alleli* - forme diverse dello stesso gene localizzate negli stessi loci di cromosomi omologhi. Gli alleli determinano il percorso di sviluppo di un particolare tratto.
Gene risponditore* (Rsp) è un gene funzionalmente associato al fattore di disturbo della segregazione (gene SD), il cui allele attivo (Rsp+) è in grado di sopprimere l'espressione di SD.
Il locus del segnale (B) è inizialmente fissato all'allele non segnale (B1). Quindi viene introdotto l'allele B2, che fa apparire i segnali maschili.
Anche la visualizzazione dei segnali per i maschi ha il suo prezzo (sm), ma aumenta il contributo della compagna (A2) del valore α. Ad esempio, α può essere espresso come un uovo in più nella covata. Allo stesso tempo, un aumento del contributo della femmina può manifestarsi anche sotto forma di effetti positivi sulla prole.
Pertanto, una coppia in cui il maschio porta l'allele segnalatore e la femmina porta l'allele rispondente (cioè coppie A2B2) ha un contributo aggiuntivo da parte della femmina e quindi una fecondità maggiore rispetto alle altre 3 combinazioni.
Varianti di combinazioni di maschi e femmine in base al rapporto tra segnali e risposte ad essi.
Il numero di figli che sopravvivono per riprodursi l'anno successivo è influenzato da dipendenza dalla densità* all'interno della covata e dipendenza dalla densità della covata dopo l'involo.
Dipendenza dalla densità* I processi dipendenti dalla densità si verificano quando il tasso di crescita di una popolazione è regolato dalla densità di quella popolazione.
Un altro gruppo di variabili è associato alla mortalità delle femmine e dei maschi dopo la nascita della prole. Queste variabili sono determinate 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, minorenni e tutti gli individui precedentemente single si uniscono per formare nuove coppie e il ciclo annuale è completato. Nel modello in studio 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.
La relazione tra l'evoluzione dei segnali, degli intervistati e dei contributi.
La modellizzazione ha dimostrato che si raggiunge un equilibrio stabile quando i maschi danno segnali e le femmine rispondono. All'equilibrio, tutto il contributo alla prole viene riportato al livello precedente alla comparsa di ulteriori segnali maschili.
Sul grafico А Quanto sopra mostra un esempio di dinamica evolutiva in cui il contributo femminile alla prole ritorna al livello ottimale, che è il risultato dell'evoluzione del tratto quantitativo del contributo (la linea verde tratteggiata è il contributo reale, e la linea verde continua è il contributo che non è stato realizzato a causa della mancanza di risposta femminile a segnali maschili aggiuntivi). Sul grafico В Un esempio alternativo viene mostrato quando il conflitto tra i generi porta alla perdita di un intervistato.
E sul grafico С Vengono identificati due parametri che influenzano questo risultato: un aumento del contributo causato da segnali aggiuntivi (α), e il costo delle donne per questo investimento (cf). Nell’area rossa del grafico, i segnali non aumentano mai, poiché il loro costo supererà il beneficio. Nelle zone gialle e nere aumenta la frequenza dei segnali, il che comporta un aumento degli investimenti costosi da parte delle donne. Nell'area gialla, la risposta a ciò avviene riducendo il tratto di investimento quantitativo, che porta alla fissazione permanente degli alleli sia dei segnali che degli intervistati. Nella regione nera, dove le femmine che rispondono hanno un maggiore investimento indotto, l’allele che risponde viene rapidamente perso, seguito da segnali, come nei modelli tradizionali di conflitto intersessuale (grafico В).
Il confine verticale tra le regioni rossa e gialla rappresenta il punto in cui i maschi guadagnano ulteriori investimenti nella prole grazie al fatto che le femmine bilanciano il costo della loro segnalazione. Il confine orizzontale che separa le aree gialle e nere da quelle rosse avviene in modo simile, ma per una ragione meno ovvia. Quando i costi di investimento delle donne (cf) sono bassi, allora il valore ottimale del contributo (zopt) sarà relativamente elevato, e quindi il contributo femminile sarà significativamente maggiore nelle condizioni iniziali. La conseguenza di ciò è che i segnali forniscono al maschio proporzionalmente meno benefici dall’investimento che essi comportano, il che è ancora una volta compensato dai suoi costi.
Lo spazio dei parametri, in cui i segnali e le risposte sono fissi (giallo), varia a seconda della forza della selezione e della varianza genetica dell'allele del rispondente. Ad esempio, quando la frequenza allelica iniziale di un risponditore è 0.9 anziché 0.99 mostrata nell'immagine n. 2, l'introduzione di segnali determina una selezione più efficace sui risponditori (la varianza genetica iniziale è maggiore) e la regione nera si espande a sinistra.
I segnali maschili possono verificarsi anche se comportano un costo che riduce il contributo del maschio alla covata attuale (parametrizzato sfec), influenzando così direttamente fitness* sia maschio che femmina, invece di ridurre la probabilità di sopravvivenza del maschio.
Fitness* - la capacità di riprodurre individui con un determinato genotipo.
La relazione tra costi e segnali di fecondità (a sinistra) e la relazione tra costi e segnali di vitalità.
In termini di fertilità, quando i segnali maschili sono fissi (area gialla), tutti i maschi investono meno nella prole rispetto a prima della segnalazione. In questo caso, il contributo delle femmine sarà maggiore rispetto a prima della comparsa dei segnali maschili.
Un maggiore investimento femminile, quando i costi maschili sono regolati dalla fecondità (piuttosto che dalla vitalità), aumenta il numero medio di figli per coppia, ma non compensa completamente. Nel corso del tempo, un maggiore contributo femminile aumenta il numero medio di figli che raggiungono l'involo, ma diminuisce la vitalità media delle femmine. Ciò porta alla formazione di un nuovo equilibrio tra queste due forze, dove il numero medio di figli è inferiore rispetto al caso di vitalità normale o alle condizioni iniziali (prima della manifestazione dei segnali).
Da un punto di vista matematico, assomiglia a questo: se i segnali maschili aumentano la fertilità dell'1% (ma non aumentano la vitalità), allora i costi delle femmine per la prole aumentano dell'1.3%, ma allo stesso tempo anche la loro mortalità aumenta dello 0.5 %, e il numero di figli per coppia diminuisce dello 0.16%.
Se il valore medio del contributo femminile è inizialmente inferiore al livello ottimale (ad esempio, a causa di influenze ambientali), quando compaiono segnali che stimolano la crescita dei costi, si crea un sistema equilibrato, ad es. cooperazione intergender. In una situazione del genere, i segnali maschili non solo aumentano il contributo delle femmine alla prole, ma anche la loro forma fisica.
Tale comportamento di maschi e femmine si verifica più spesso a causa di cambiamenti esterni (clima, habitat, quantità di cibo disponibile, ecc.). In considerazione di ciò, gli scienziati suggeriscono che la formazione della monogamia in alcune specie moderne, mentre i loro antenati erano poligami, è dovuta alla migrazione e, di conseguenza, al cambiamento dell'ambiente.
Per una conoscenza più dettagliata delle sfumature dello studio, consiglio di guardare и a lui.
Finale
Questo studio ha dimostrato la relazione tra poligamia e monogamia da una prospettiva evolutiva. Nel regno degli uccelli, i maschi hanno sempre cercato di superarsi a vicenda per attirare l'attenzione della femmina: con piumaggi luminosi, una bella danza o anche con una dimostrazione delle loro capacità di costruzione. Questo comportamento è dovuto alla competizione tra i maschi, che è spesso caratteristica delle specie poligame. Dal punto di vista delle femmine, tutti questi segnali consentono di valutare le qualità del maschio che erediterà la loro prole comune. Tuttavia, col passare del tempo, i maschi iniziarono ad evolversi in modo tale che i loro segnali fossero più luminosi di quelli dei loro concorrenti. Le femmine, a loro volta, si sono evolute per resistere a tali segnali. Dopotutto, deve esserci sempre un equilibrio. Se i costi sostenuti dalle femmine per la prole sono sproporzionati rispetto ai benefici, allora non ha senso aumentare i costi. È meglio deporre una covata di 3 uova e sopravvivere al processo di incubazione e allevamento della prole piuttosto che deporne cinque e morire cercando di proteggerle.
Un simile conflitto di interessi intersessuali potrebbe portare a un declino catastrofico della popolazione, ma l'evoluzione ha preso una strada più sensata: lungo la strada della cooperazione. Nelle coppie monogame, i maschi continuano ad esprimersi in tutto il loro splendore, e le femmine rispondono con un contributo ottimale alla prole.
È curioso che il mondo degli animali selvatici non sia gravato da principi morali, leggi e norme, e tutte le azioni siano determinate dall'evoluzione, dalla genetica e dalla sete di procreazione.
Forse per i romantici una spiegazione così scientifica dell'amore alato sembrerà troppo prosaica, ma gli scienziati la pensano diversamente. Dopotutto, cosa potrebbe esserci di più bello che evolversi in modo tale che ci sia un equilibrio e una vera partnership tra il femminile e il maschile, tenendo conto degli interessi di entrambe le parti e finalizzato al beneficio delle generazioni future.
Venerdì in anteprima:
Anche se questi uccelli non hanno il nome più carino (svassi), la loro danza di riunione è semplicemente meravigliosa.
Fuori dal mondo 2.0:
Gli uccelli del paradiso sono un ottimo esempio (letteralmente) della varietà di segnali che i maschi inviano alle femmine durante la stagione della nidificazione (BBC Earth, voce fuori campo di David Attenborough).
Grazie per la visione, rimanete curiosi e buon fine settimana a tutti! 🙂
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Fonte: habr.com