Relacja między partnerami, pełna troski, przejawów uwagi i empatii, poeci nazywają miłością, ale biolodzy nazywają ją związkami międzypłciowymi nastawionymi na przetrwanie i prokreację. Niektóre gatunki wolą przyjmować liczebnie – rozmnażać się z jak największą liczbą partnerów, aby zwiększyć liczbę potomstwa, zwiększając tym samym szanse na przeżycie całego gatunku. Inni tworzą pary monogamiczne, które mogą przestać istnieć dopiero po śmierci jednego z partnerów. Przez wiele lat naukowcy uważali, że pierwsza opcja jest znacznie bardziej opłacalna, ale nie jest to do końca prawdą. Pary monogamiczne z reguły wychowują wspólnie swoje potomstwo, tj. chronić go przed drapieżnikami, zdobywać pożywienie i uczyć pewnych umiejętności, podczas gdy w związkach poligamicznych to wszystko najczęściej spada na kruche ramiona kobiet. Oczywiście są wyjątki, ale dzisiaj nie o nich mówimy. Biologów od dawna interesuje inny interesujący punkt - samce nadal wykazują oznaki zainteresowania samicami, nawet jeśli ich para została już uformowana i istnieje od kilku lat. Co powoduje takie zachowanie, jakie są z niego korzyści i jakie aspekty ewolucyjne się z nim wiążą? Odpowiedzi na te pytania znajdziemy w raporcie grupy badawczej. Iść.
Baza badawcza
Biorąc pod uwagę tematykę badania, nie skupimy się na gatunkach ptaków poligamicznych, ale skupimy się na pierzastych romantykach, którzy zakochują się raz na zawsze.
Mówiąc o monogamii, warto zauważyć, że istnieje kilka jej rodzajów w zależności od czasu trwania: jeden sezon, kilka lat i na całe życie.
Wśród ptaków najczęstsza jest monogamia sezonowa. Uderzającym przykładem są dzikie gęsi. Samice zajmują się zakładaniem gniazd i wysiadywaniem jaj, a samiec jest odpowiedzialny za ochronę terytorium. Drugiego dnia po wykluciu rodzina udaje się do najbliższego stawu, gdzie pisklęta gęsie uczą się samodzielnie szukać pożywienia. W razie niebezpieczeństwa na wodzie samica zaciekle chroni potomstwo, jednak samiec, najwyraźniej pamiętając o ważnych sprawach, najczęściej ucieka. Nie jest to najbardziej idealny związek, niezależnie od tego, jak na to spojrzeć.
Rodzina dzikich gęsi.
Jeśli mówimy o relacjach, których podstawą jest stałość, to bociany są w tej kwestii najlepsze. Tworzą monogamiczną parę na całe życie i nawet nie zmieniają miejsca zamieszkania, jeśli nie jest to absolutnie konieczne. Jedno gniazdo bocianów, które może ważyć do 250 kg i osiągać średnicę 1.5 m, służy im przez wiele lat, jeśli nie zniszczą go klęski żywiołowe lub interwencja człowieka. W Czechach istnieje gniazdo, które powstało już w 1864 roku.
Budowlanych umiejętności bocianów nie trzeba doceniać, widząc tego typu konstrukcje.
W przeciwieństwie do dzikich gęsi, bociany mają równe obowiązki: obaj partnerzy wysiadują jaja, szukają pożywienia, uczą potomstwo latać i chronią je przed niebezpieczeństwami. W relacjach z bocianami ważną rolę odgrywają różnego rodzaju rytuały: śpiew, taniec itp. Najciekawsze jest to, że rytuały te przeprowadzane są nie tylko podczas tworzenia pary (na pierwszej randce), ale także przez całe wspólne życie (nawet podczas zastępowania samicy podczas inkubacji samiec wykonuje mały taniec). Dla nas wygląda to bardzo uroczo, romantycznie i całkowicie nielogicznie, ponieważ z biologicznego punktu widzenia takie zachowanie nie przynosi żadnych korzyści. Tak jest? I tu spokojnie możemy przystąpić do rozważań nad samym badaniem, które miało odpowiedzieć na to pytanie.
Etolodzy* Uważają, że ciągłe manifestowanie swoich uczuć przez mężczyzn wiąże się z zachowaniem stanu rozrodczego u kobiet.
Etologia* - nauka zajmująca się badaniem zachowań zdeterminowanych genetycznie, tj. instynkty.
Jednocześnie nie jest jasne, dlaczego takie zachowanie utrzymuje się nie tylko w okresie pierwotnego krycia, ale przez całe życie, gdyż bardziej logiczne byłoby, gdyby samce inwestowały w potomstwo więcej siły i energii, niż w okazywanie uczuć wobec potomstwa. Kobieta. Do tej pory wielu badaczy uważało, że intensywność okazywania uczuć wobec samicy bezpośrednio wpływa na jakość krycia, a co za tym idzie, na potomstwo (tj. liczbę złożonych jaj).
Samiec rajskiego ptaka tańczy przed samicą. Jak widać, samiec wygląda znacznie jaśniej niż samica.
Teorię tę potwierdzają obserwacje. Kobieta, której partnerem jest niepisany przystojny mężczyzna i pierwsza lotniczka we wsi, wkłada więcej wysiłku w swoje potomstwo, niż gdyby samiec nie był ani rybą, ani ptactwem. Brzmi zabawnie i zabawnie, ale rytuały, które mężczyźni wykonują przed kobietami, mają na celu pokazanie nie tylko piękna, ale także siły. Tak się składa, że jasne upierzenie, piękny śpiew i inne przejawy uwagi samców są dla samic jedynie sygnałami poznawczymi, które ona dekoduje w informację o samcu.
Naukowcy z uniwersytetów Karoliny Północnej i Chicago, których prace rozważamy dzisiaj, uważają, że takie zachowanie samców ma na celu optymalizację zachowania samic w odniesieniu do procesu hodowli potomstwa.
Model zaproponowany przez naukowców opiera się na licznych eksperymentach, które wykazały, że wzmacnianie tych sygnałów od samców zwiększa udział samic w procesie prokreacji. Sugeruje się, że źródłem takich efektów stymulujących są reakcje percepcyjne wynikające z właściwości środowiska, sygnałów i samego układu nerwowego. Obecnie znanych jest około 100 przykładów takich „odchyłek” od zwykłych układów zmysłów (słuchu, wzroku i węchu).
Kiedy samiec po raz kolejny zademonstruje swoją przewagę nad innymi samcami, może to mieć pozytywny wpływ na samego samca (samica z pewnością go wybierze). Jednak dla kobiet może to być niekorzystne, ponieważ zmniejszy przyszłą zdolność reprodukcyjną. Innymi słowy, mamy sytuację „przekraczającą oczekiwania”. Samiec, który jest znacznie lepszy od innych samców i stale wykazuje oznaki zainteresowania samicą, dostanie to, czego chce - krycie i prokreację, a raczej swój własny gatunek. Kobieta, która oczekuje podobnego zachowania od innych samców, ale go nie otrzymuje, może znaleźć się w tragicznej sytuacji. Naukowcy nazywają taki przypadek konfliktem międzypłciowym: wśród populacji wzrasta demonstracja mężczyzn jako pięknych, a wśród kobiet narasta opór wobec tej taktyki.
Konflikt ten modelowano przy użyciu podejścia obliczeniowego (sieci neuronowe). W powstałych modelach sygnalista (źródło sygnału – mężczyzna) wykorzystuje percepcję percepcyjną odbiorcy (odbiornik sygnału – kobieta), co stymuluje same sygnały ze szkodą dla percepcji. W pewnym momencie następuje zmiana w postrzeganiu sygnałów w populacji kobiet (rodzaj mutacji), w wyniku czego siła sygnałów pochodzących ze źródła (mężczyzny) znacznie się zmniejszy. Stopniowe zwiększanie się takich zmian doprowadzi do tego, że ten czy inny rodzaj sygnału będzie całkowicie nieskuteczny. Gdy takie zmiany zachodzą, niektóre sygnały znikają, tracą swoją siłę, ale pojawiają się nowe i proces rozpoczyna się od nowa.
Ten bardzo pokręcony system jest w praktyce dość prosty. Wyobraź sobie, że pojawia się samiec z jasnym piórkiem (tylko jednym), wyróżnia się na tle innych, a kobiety preferują go. Następnie pojawia się samiec z dwoma jasnymi piórami, potem z trzema itd. Ale siła takiego sygnału, ze względu na jego wzrost i rozprzestrzenianie się, zaczyna proporcjonalnie spadać. I wtedy nagle pojawia się samiec, który potrafi pięknie śpiewać i budować gniazda. W rezultacie piękne upierzenie jako sygnał przestaje działać i zaczyna się degenerować.
Zawsze jednak istnieje wyjątek od reguły – niektóre konflikty międzypłciowe mogą przerodzić się w pełnoprawną i bardzo skuteczną współpracę międzypłciową.
Schemat powstawania konfliktu międzypłciowego i współpracy międzypłciowej.
Najważniejsze jest to, że samiec z wyraźniejszym sygnałem zmusza samicę do złożenia nie trzech jaj, ale czterech. To jest dobre dla samca – dzięki swojej puli genów będzie miał więcej potomstwa. W przypadku samicy nie za bardzo, ponieważ będzie musiała włożyć więcej wysiłku, aby całe potomstwo przeżyło i osiągnęło samodzielny wiek. W rezultacie samice zaczynają rozwijać się równolegle do samców, aby być bardziej odpornymi na ich sygnały. Rezultatem mogą być dwa sposoby: konflikt lub współpraca.
W przypadku współpracy samice ewoluują i składają 3 jaja, tak jak przed pojawieniem się silniejszego sygnału od samców, ale nadal reagują na te sygnały. To tyle o kobiecych sztuczkach w świecie przyrody. W ten sposób powstaje nie tylko para, ale para, która wspiera się nawzajem na optymalnym poziomie dla prokreacji z punktu widzenia interakcji sygnał-odpowiedź.
Z grubsza mówiąc, samce nie mogą ewoluować wstecz. Ich wzmocnione sygnały przekazywane samicom powodują powstanie lęgu trzech jaj, tj. nie tak jak się spodziewano. Jednak zmniejszenie sygnału do poprzedniego poziomu również będzie nieskuteczne, ponieważ doprowadzi do zmniejszenia liczby jaj w lęgu do dwóch. Okazuje się, że jest to błędne koło - samce nie mogą zmniejszyć siły sygnału i nie mogą go zwiększyć, ponieważ samice w pierwszym przypadku urodzą mniej potomstwa, a w drugim przypadku nie zareagują.
Naturalnie ani mężczyźni, ani kobiety nie mają złych zamiarów ani chęci zniewolenia się nawzajem. Cały ten proces odbywa się na poziomie genetycznym i ma na celu wyłącznie korzyść potomstwa pojedynczej pary i dobrostan gatunku jako całości.
Wyniki badania
Korzystając z modelowania matematycznego, naukowcy ocenili warunki, w jakich może zaistnieć współpraca międzyseksualna. Charakterystyka ilościowa z wartością średnią zf opisuje główny wkład samicy w życie potomstwa. Początkowo wartość średnia może rozwinąć się do wartości optymalnej zopt, która zależy od dwóch zmiennych: korzyści z inwestycji (liczby przeżywającego potomstwa) oraz kosztu inwestycji w przypadku samic (cf). Ta ostatnia zmienna jest oceniana po rozrodzie, co oznacza, że część samic przeżywa i może ponownie wydać potomstwo w następnym roku, co skutkuje wzrostem liczby pokoleń.
W tym badaniu często będzie używanych kilka terminów, które warto nieco wyjaśnić:
- sygnały - przejawy uwagi mężczyzn wobec partnerek (śpiew, taniec i inne rytuały), które odbywają się w utworzonych parach;
- wkład / inwestycja - reakcja samic na te sygnały, objawiająca się większą liczbą jaj w lęgu, większą ilością czasu na opiekę nad przyszłym potomstwem itp.;
- pozwany - samica reagująca na sygnały od samca;
- koszty — koszt wkładu samic w potomstwo (czas spędzony w gnieździe, czas poszukiwania pożywienia, stan zdrowia ze względu na większą/mniejszą liczbę jaj w lęgu itp.).
Modelowano nowe sygnały męskie i reakcje kobiet na nie, stosując swobodnie rekombinujące dialeliczne modyfikatory pojedynczego locus, łącząc w ten sposób podejście ilościowe i genetyczne populacyjne. W umiejscowienie*, który kontroluje reakcję samicy (A), początkowo obserwuje się wysoką częstotliwość allelu -odpowiadający* (A2), odpowiadający istniejącej wcześniej percepcji percepcyjnej
Umiejscowienie* - lokalizacja określonego genu na mapie genetycznej chromosomu.
Allele* - różne formy tego samego genu zlokalizowane w tych samych loci homologicznych chromosomów. Allele wyznaczają ścieżkę rozwoju danej cechy.
Gen odpowiedzi* (Rsp) jest genem funkcjonalnie powiązanym z czynnikiem zaburzenia segregacji (gen SD), którego aktywny allel (Rsp+) jest zdolny do tłumienia ekspresji SD.
Locus sygnałowy (B) jest początkowo przypisany do allelu niesygnałowego (B1). Następnie wprowadza się allel B2, który powoduje pojawienie się sygnałów męskich.
Wyświetlanie sygnałów dla samców też ma swoją cenę (sm), ale zwiększa wkład partnerki (A2) o wartość α. Na przykład α można wyrazić jako dodatkowe jajo w lęgu. Jednocześnie wzrost wkładu samicy może objawiać się także pozytywnym wpływem, jaki wywiera ona na swoje potomstwo.
Dlatego para, w której samiec jest nosicielem allelu sygnalizującego, a samica allel reagujący (tj. pary A2B2), ma dodatkowy wkład od samicy, a zatem jest bardziej płodna niż pozostałe 3 kombinacje.
Warianty kombinacji samców i samic według stosunku sygnałów i odpowiedzi na nie.
Na liczbę potomstwa, które przeżyje, aby rozmnożyć się w następnym roku, wpływa: zależność gęstości* w obrębie lęgu i zależność od zagęszczenia lęgów po opierzeniu się.
Zależność od gęstości* Procesy zależne od gęstości zachodzą, gdy tempo wzrostu populacji jest regulowane przez gęstość tej populacji.
Kolejna grupa zmiennych związana jest ze śmiertelnością kobiet i mężczyzn po urodzeniu potomstwa. Zmienne te są określane na podstawie wkładu w potomstwo (cm - wkład mężczyzn, cf - udział kobiet), koszty sygnałów dla mężczyzn (sm) i śmiertelność nieselektywna (dm - mężczyźni i df - kobiety).
Wdowy, wdowcy, nieletni i wszelkie osoby, które wcześniej były samotne, łączą się, tworząc nowe pary i cykl roczny zostaje zakończony. W badanym modelu nacisk położony jest na monogamię genetyczną, dlatego z obliczeń wyłączone są wszelkie rodzaje doboru płciowego (czyli rywalizacja osobników o partnera).
Związek między ewolucją sygnałów, respondentów i wkładów.
Modelowanie wykazało, że stabilną równowagę osiąga się, gdy mężczyźni dają sygnały, a kobiety na nie reagują. W stanie równowagi cały wkład w potomstwo zostaje przywrócony do poziomu, jaki był przed pojawieniem się dodatkowych sygnałów męskich.
Na wykresie А Powyższe pokazuje przykład dynamiki ewolucyjnej, w której wkład kobiety w potomstwo powraca do optymalnego poziomu, co jest wynikiem ewolucji cechy ilościowej wkładu (zielona linia przerywana to wkład rzeczywisty, a linia ciągła w kolorze zielonym to wkład, który nie został zrealizowany ze względu na brak reakcji kobiety na dodatkowe sygnały męskie). Na wykresie В Pokazano alternatywny przykład sytuacji, w której konflikt międzypłciowy prowadzi do utraty respondenta.
I na wykresie С Zidentyfikowano dwa parametry mające wpływ na ten wynik: wzrost udziału wywołany dodatkowymi sygnałami (α) oraz koszt samic dla tej inwestycji (cf). W czerwonym obszarze na wykresie sygnały nigdy nie rosną, ponieważ ich koszt przewyższy korzyści. Na obszarach żółtych i czarnych wzrasta częstotliwość sygnałów, co prowadzi do wzrostu kosztownych inwestycji ze strony kobiet. W obszarze żółtym reakcja na to następuje poprzez zmniejszenie ilościowej cechy inwestycyjnej, co prowadzi do trwałego utrwalenia alleli zarówno sygnałów, jak i respondentów. W czarnym regionie, gdzie odpowiadające kobiety wykazują większe inwestycje, odpowiadający allel szybko ulega utracie, po czym następują sygnały, jak w tradycyjnych modelach konfliktu międzyseksualnego (wykres В).
Pionowa granica między regionami czerwonym i żółtym reprezentuje punkt, w którym samce zyskują dodatkową inwestycję w potomstwo dzięki równoważeniu przez samice kosztów sygnalizacji. Pozioma granica oddzielająca obszary żółty i czarny od czerwonego przebiega w podobny sposób, ale z mniej oczywistego powodu. Kiedy koszty inwestycji kobiet (cf) są niskie, to optymalna wartość wkładu (zopt) będzie stosunkowo wysoki, a co za tym idzie udział kobiet będzie w warunkach początkowych znacznie większy. Konsekwencją tego jest to, że sygnały zapewniają mężczyźnie proporcjonalnie mniejsze korzyści z inwestycji, które wywołują, co ponownie jest równoważone przez ich koszty.
Przestrzeń parametrów, w której utrwalone są sygnały i odpowiedzi (kolor żółty), zmienia się w zależności od siły selekcji i wariancji genetycznej allelu respondenta. Na przykład, gdy początkowa częstotliwość alleli osoby odpowiadającej wynosi 0.9 zamiast 0.99 pokazanej na obrazku nr 2, wprowadzenie sygnałów skutkuje bardziej efektywną selekcją osób odpowiadających (początkowa wariancja genetyczna jest większa), a czarny obszar rozszerza się w lewo.
Sygnały samca mogą wystąpić, nawet jeśli wiążą się z kosztem zmniejszającym udział samca w bieżącym potomstwie (sparametryzowanym sfec), wpływając w ten sposób bezpośrednio zdatność* zarówno płci męskiej, jak i żeńskiej, zamiast zmniejszać prawdopodobieństwo przeżycia samca.
Zdatność* - zdolność do reprodukcji osobników o określonym genotypie.
Zależność między kosztami płodności a sygnałami (po lewej) oraz relacja między kosztami żywotności a sygnałami.
Jeśli chodzi o płodność, gdy sygnały samców są stałe (obszar żółty), wszyscy mężczyźni inwestują w potomstwo mniej niż przed sygnalizacją. W tym przypadku udział kobiet będzie większy niż przed pojawieniem się sygnałów męskich.
Większe inwestycje kobiet, gdy koszty samców są regulowane przez płodność (a nie żywotność), zwiększają średnią liczbę potomstwa na parę, ale nie rekompensują tego w pełni. Z biegiem czasu większy udział samic zwiększa średnią liczbę potomstwa dochodzącego do piskląt, ale zmniejsza średnią żywotność samic. Prowadzi to do powstania nowej równowagi pomiędzy tymi dwiema siłami, gdzie średnia liczba potomstwa jest niższa niż w przypadku normalnej żywotności lub w warunkach początkowych (przed wystąpieniem sygnałów).
Z matematycznego punktu widzenia wygląda to tak: jeśli sygnały samic zwiększają płodność o 1% (ale nie zwiększają żywotności), to koszty potomstwa samic zwiększają się o 1.3%, ale jednocześnie ich śmiertelność również wzrasta o 0.5 %, a liczba potomstwa w parze spada o 0.16%.
Jeżeli średnia wartość wkładu żeńskiego jest początkowo niższa od poziomu optymalnego (np. ze względu na wpływy środowiska), to w przypadku pojawienia się sygnałów stymulujących wzrost kosztów powstaje układ zrównoważony, tj. współpraca międzypłciowa. W takiej sytuacji sygnały męskie nie tylko zwiększają wkład samic w potomstwo, ale także ich sprawność.
Takie zachowanie samców i samic najczęściej wynika ze zmian zewnętrznych (klimat, siedlisko, ilość dostępnego pożywienia itp.). W związku z tym naukowcy sugerują, że powstawanie monogamii u niektórych współczesnych gatunków, podczas gdy ich przodkowie byli poligamiczni, wynika z migracji i, w związku z tym, zmiany środowiska.
Aby uzyskać bardziej szczegółową znajomość niuansów badania, polecam przyjrzeć się и do niego.
Epilog
Badanie to wykazało związek między poligamią i monogamią z perspektywy ewolucyjnej. W królestwie ptaków samce zawsze próbowały prześcignąć się, aby zwrócić na siebie uwagę samicy: jasnym upierzeniem, pięknym tańcem, a nawet demonstracją zdolności budowlanych. Takie zachowanie wynika z rywalizacji między samcami, co jest najczęściej charakterystyczne dla gatunków poligamicznych. Z perspektywy samic wszystkie te sygnały pozwalają ocenić cechy samca, które odziedziczy ich wspólne potomstwo. Jednak z biegiem czasu samce zaczęły ewoluować w taki sposób, że ich sygnały były jaśniejsze niż sygnały ich konkurentów. Kobiety z kolei ewoluowały tak, aby opierać się takim sygnałom. W końcu zawsze musi być zachowana równowaga. Jeśli koszty utrzymania potomstwa przez samice są nieproporcjonalne do korzyści, nie ma sensu zwiększać kosztów. Lepiej złożyć lęg składający się z 3 jaj i przetrwać proces wysiadywania i wychowywania potomstwa, niż złożyć pięć i umrzeć, próbując je chronić.
Taki międzypłciowy konflikt interesów mógłby doprowadzić do katastrofalnego spadku populacji, ale ewolucja poszła bardziej rozsądną ścieżką - ścieżką współpracy. W parach monogamicznych mężczyźni nadal wyrażają się w całej okazałości, a kobiety odpowiadają na to optymalnym wkładem w potomstwo.
Ciekawe, że świat dzikich zwierząt nie jest obciążony zasadami moralnymi, prawami i normami, a wszelkie działania determinowane są ewolucją, genetyką i pragnieniem prokreacji.
Być może dla romantyków takie naukowe wyjaśnienie uskrzydlonej miłości będzie wydawać się zbyt prozaiczne, ale naukowcy uważają inaczej. W końcu co może być piękniejszego niż ewoluować w taki sposób, aby istniała równowaga i prawdziwe partnerstwo między kobietą i mężczyzną, biorąc pod uwagę interesy obu stron i nakierowane na dobro przyszłych pokoleń.
Piątek poza szczytem:
Mimo że te ptaki nie mają najładniejszej nazwy (perkozy), ich taniec powrotny jest po prostu piękny.
Poza górą 2.0:
Rajskie ptaki są doskonałym (dosłownym) przykładem różnorodności sygnałów wysyłanych przez samce samicom w okresie lęgowym (BBC Earth, głos Davida Attenborough).
Dziękuję za przeczytanie, bądźcie ciekawi i miłego weekendu, chłopaki! 🙂
Dziękujemy za pobyt z nami. Podobają Ci się nasze artykuły? Chcesz zobaczyć więcej ciekawych treści? Wesprzyj nas składając zamówienie lub polecając znajomym, 30% zniżki dla użytkowników Habr na unikalny odpowiednik serwerów klasy podstawowej, który został przez nas wymyślony dla Ciebie: (dostępne z RAID1 i RAID10, do 24 rdzeni i do 40 GB DDR4).
Dell R730xd 2 razy tańszy? Tylko tutaj w Holandii! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2 GHz 6C 128 GB DDR3 2x960 GB SSD 1 Gb/s 100 TB — od 99 USD! Czytać o
Źródło: www.habr.com