伴侶之間充滿關懷、關注和同理心的關係，被詩人稱為愛情，但生物學家稱之為以生存和繁衍為目的的兩性關係。 有些物種喜歡數量眾多——與盡可能多的伙伴繁殖，以增加後代的數量，從而增加整個物種的生存機會。 另一些人則建立一夫一妻制的夫妻關係，只有在其中一個伴侶過世後，這種夫妻關係才不再存在。 多年來，科學家認為第一種選擇更有利可圖，但這並不完全正確。 一般來說，一夫一妻制的夫婦一起撫養他們的後代，即保護他免受掠食者的侵害，獲取食物並教他某些技能，而在一夫多妻制的關係中，這一切通常都落在女性脆弱的肩膀上。 當然，也有例外，但今天我們不討論它們。 生物學家長期以來對另一個有趣的點很感興趣——雄性仍然對雌性表現出關注的跡象，即使它們的配對已經形成並且已經存在了幾年。 是什麼導致了這種行為，它有什麼好處，以及與它相關的演化方面是什麼？ 這些問題我們都將在課題組的報告中找到答案。 去。
研究基礎
鑑於研究的主題，我們不會關註一夫多妻制的鳥類，而是關註一勞永逸地墜入愛河的羽毛浪漫主義者。
說到一夫一妻制，值得注意的是，根據持續時間的不同，一夫一妻制有幾種類型：一季、幾年和終身。
在鳥類中，季節性一夫一妻制是最常見的。 一個顯著的例子是大雁。 雌性負責築巢和孵卵，雄性則負責保護領地。 孵化後的第二天，一家人就去最近的池塘，小鵝們學會自己去找食物。 當水上發生危險時，雌性會猛烈地保護後代，但雄性顯然記得重要的事情，通常會逃跑。 不管你怎麼看，這都不是最理想的關係。
一個大雁家族。
如果我們談論關係的基礎是堅貞，那麼鸛鳥在這方面是最好的。 他們創造了終生一夫一妻制的伴侶，除非絕對必要，否則甚至不會改變居住地。 一窩重達 250 公斤、直徑達 1.5 m 的鸛鳥巢，如果自然災害或人為幹預沒有被摧毀，可以為它們服務很多年。 捷克共和國有一個建於 1864 年的鳥巢。
當你看到這樣的建築時，無需欣賞鸛鳥的建築技巧。
與大雁不同，鸛鳥承擔著同等的責任：雙方孵化蛋、尋找食物、教導後代飛行並保護它們免受危險。 各種儀式在鸛關係中扮演重要角色：唱歌、跳舞等。 最令人好奇的是，這些儀式不僅在情侶形成期間（第一次約會時）進行，而且貫穿他們的整個生活（甚至在孵化期間取代雌性時，雄性也會跳一段小舞蹈）。 對我們來說，這看起來非常可愛、浪漫，而且完全不合邏輯，因為從生物學的角度來看，這種行為沒有任何好處。 是這樣嗎？ 到這裡我們就可以順利地開始思考這項研究本身了，它本來應該回答這個問題。
動物行為學家* 他們認為，男性不斷表達自己的感受與女性生殖狀態的保存有關。
動物行為學* - 研究基因決定行為的科學，即本能。
同時，目前還不清楚為什麼這種行為不僅在初次交配期間持續，而且貫穿一生，因為對於雄性來說，為後代投入更多的力量和精力，而不是表達對後代的感情，會更合乎邏輯。女性。 到目前為止，許多研究人員認為，對雌性表達感情的強度直接影響交配的質量，從而影響後代（即產卵的數量）。
一隻雄性極樂鳥在雌性面前跳舞。 正如我們所看到的，雄性看起來比雌性明亮得多。
這理論得到了觀察的證實。 一個女人的伴侶是一個不成文的帥哥，而且是村裡的第一飛人，她對自己的後代付出的努力比男人不倫不類的要多。 聽起來很有趣，但男性在女性面前的儀式不僅是為了展示美麗，也是為了展示力量。 恰巧的是，鮮豔的羽毛、優美的歌聲和其他來自雄性的關注表現只是雌性的認知信號，她將其解碼為有關雄性的信息。
我們今天討論的北卡羅來納大學和芝加哥大學的科學家認為，雄性的這種行為旨在優化雌性在繁殖後代過程中的行為。
科學家提出的模型是基於大量實驗，這些實驗表明，增強雄性的這些訊號會增加雌性對生育過程的貢獻。 有人認為，這種刺激效應的來源是由環境、訊號和神經系統本身的特性所引起的知覺反應。 目前，已知大約有 100 個此類與普通感覺系統（聽覺、視覺和嗅覺）「偏差」的例子。
當雄性再次展現出自己相對於其他雄性的優勢時，這會對雄性本身產生正面的影響（雌性肯定會選擇他）。 但對雌性來說，這可能是個缺點，因為它會減少未來的繁殖產出。 換句話說，我們面臨著「超出預期」的情況。 一隻比其他雄性明顯優秀且不斷對雌性表現出興趣的雄性將會得到他想要的東西——交配和繁殖，或者更確切地說是他自己的同類。 如果女性期望其他男性做出類似的行為，但卻沒有得到，她可能會發現自己陷入了可怕的境地。 科學家將這種情況稱為兩性衝突：男性在人群中展現自己美麗的行為增加，而女性對這種策略的抗拒也在增加。
這種衝突是使用計算方法（神經網路）建模的。 在產生的模型中，訊號發送者（訊號源 - 男性）使用接收者（訊號接收者 - 女性）的感知，這會刺激訊號本身，從而損害感知。 在某一時刻，女性群體對訊號的感知發生變化（一種突變），其結果是來自源（男性）的訊號強度將大大減弱。 這種變化的逐漸增加將導致一種或另一種類型的訊號將完全無效。 當這種變化發生時，一些訊號消失，失去強度，但新的訊號出現，整個過程重新開始。
這個非常扭曲的系統在實踐中非常簡單。 想像一下，一隻雄性出現了一根明亮的羽毛（只有一根），他在其他羽毛中脫穎而出，而雌性則偏愛他。 然後一隻雄性出現，長著兩根明亮的羽毛，然後長著三根，依此類推。 但這種訊號的強度由於其增長和傳播而開始成比例下降。 然後突然出現一隻雄性，它能優美地唱歌並築巢。 結果，美麗的羽毛作為信號不再有效並開始退化。
然而，規則總有例外──一些性別間衝突可以發展成全面且非常有效的性別間合作。
性別間衝突與性別間合作出現的方案。
最重要的是，發出更明顯訊號的雄性會迫使雌性產下四個蛋，而不是三個蛋。 這對雄性來說是件好事——他的基因庫會產生更多的後代。 對於雌性來說，沒有那麼多，因為她將不得不花費更多的努力來確保所有的後代都能生存並達到獨立的年齡。 因此，雌性開始與雄性平行發育，以便對它們的訊號更有抵抗力。 結果可能有兩種：衝突或合作。
在合作的情況下，雌性進化為產下3枚卵，像以前一樣，雄性出現更強的信號，但繼續對這些信號做出反應。 女性在自然界中的把戲就到此為止。 這樣，不僅形成了一對，而且從信號-反應相互作用的角度來看，形成了一對在最佳生育水平上互相支持的夫婦。
粗略地說，雄性無法進化回來。 它們向雌性發出的增強信號會產生一窩三個卵，即不符合預期。 然而，將訊號降低到先前的水平也將是無效的，因為這會導致窩中雞蛋的數量減少到兩個。 事實證明，這是一個惡性循環——雄性不能降低訊號強度，也不能增加訊號強度，因為在第一種情況下，雌性會生育較少的後代，而在第二種情況下，它們不會做出反應。
當然，無論是男性或女性，都沒有任何惡意或奴役對方的慾望。 整個過程發生在基因層面上，其唯一目的是為了一對夫婦的後代的利益和整個物種的福祉。
研究結果
科學家利用數學模型評估了兩性合作可能發生的條件。 具有平均值的定量特性 zf 描述了女性對其後代的主要貢獻。 最初，讓平均值發展到其最佳值 佐普特，這取決於兩個變數：投資收益（存活後代的數量）和女性投資成本（cf）。 後一個變數是在繁殖後評估的，這意味著一些雌性存活下來，並可能在第二年再次產生後代，導致世代數量的增加。
在本研究中，有幾個術語會經常使用，值得稍微解釋一下：
- 信號 - 男性對女性伴侶的關注（唱歌、跳舞和其他儀式），以成對的方式進行；
- 貢獻 / 投資 - 雌性對這些訊號的反應，表現為一窩產下更多的卵、有更多的時間照顧未來的後代等；
- 受訪者 - 女性對男性發出的訊號作出反應；
- 成本 — 雌性對後代的貢獻成本（在巢中的時間、尋找食物的時間、由於一窩卵數量較多/較少而導致的健康狀況等）。
使用自由重組雙等位基因座修飾符來模擬新的雄性訊號和雌性對其的反應，從而結合了定量和群體遺傳方法。 在 軌跡*，它控制雌性的反應 (A)，最初觀察到等位基因的頻率較高 -應答者* (A2)，對應於預先存在的感知
軌跡* - 染色體遺傳圖譜上特定基因的位置。
等位基因* - 位於同源染色體相同基因座的同一基因的不同形式。 等位基因決定特定性狀的發展路徑。
反應基因* (Rsp) 是與分離紊亂因子（SD 基因）功能相關的基因，其活性等位基因 (Rsp+) 能夠抑制 SD 表現。
訊號基因座 (B) 最初固定於非訊號等位基因 (B1)。 然後引入 B2 等位基因，導致雄性訊號出現。
向男性展示訊號也是有代價的（sm)，但將女性伴侶 (A2) 的貢獻增加了值 α。 例如，α可以表示為一窩中多出的一個雞蛋。 同時，女性貢獻的增加也可以透過其對後代的正面影響的形式體現出來。
因此，雄性攜帶訊號等位基因而雌性攜帶反應等位基因的一對（即 A2B2 對）具有來自雌性的額外貢獻，因此比其他 3 個組合具有更高的繁殖力。
根據訊號和對訊號的反應的比例，男性和女性的組合變體。
次年存活繁殖的後代數量受到以下因素的影響 密度依賴性* 雛鳥內的情況以及對雛鳥後雛鳥密度的依賴。
密度依賴性* 當人口的成長率受到人口密度的調節時，就會發生密度依賴過程。
另一組變數與後代出生後女性和男性的死亡率有關。 這些變數由對育雛的貢獻決定（cm - 男性的貢獻， cf - 女性的貢獻），男性的訊號成本（sm）和非選擇性死亡率（dm - 男性和 df - 女性）。
鰥夫、鰥夫、未成年人和任何以前單身的人聯合起來組成新的配對，一年的周期就完成了。 在所研究的模型中，重點是遺傳一夫一妻制，因此所有類型的性選擇（即個體之間對伴侶的競爭）都被排除在計算之外。
訊號演進、受訪者和貢獻之間的關係。
模型顯示，當雄性發出訊號而雌性做出反應時，就會達到穩定的平衡。 在平衡狀態下，對後代的所有貢獻都恢復到出現額外雄性訊號之前的水平。
在圖表上 А 上圖展示了一個進化動力學的例子，雌性對後代的貢獻回到最優水平，這是貢獻數量性狀進化的結果（綠色虛線是真正的貢獻，綠色實線是由於女性對額外男性信號缺乏反應而未實現的貢獻）。 在圖表上 В 當性別間衝突導致失去受訪者時，顯示了另一個例子。
並在圖表上 С 確定了影響該結果的兩個參數：由附加訊號引起的貢獻的增加（α），以及女性此項投資的成本（cf）。 在圖表的紅色區域中，訊號永遠不會增加，因為它們的成本將超過收益。 在黃色和黑色區域，訊號的頻率增加，這導致女性的昂貴投資增加。 在黃色區域，對此的反應是透過減少量化投資特徵來實現的，這導致訊號和應答者的等位基因永久固定。 在黑色區域，響應的女性有更多的誘導投資，響應等位基因很快就會丟失，隨後出現信號，就像傳統的兩性衝突模型一樣（圖 В).
紅色和黃色區域之間的垂直邊界代表雄性由於雌性平衡其訊號傳遞成本而獲得對後代的額外投資的點。 將黃色和黑色區域與紅色區域分開的水平邊界以類似的方式出現，但原因不太明顯。 當女性的投資成本（cf) 都很低，那麼貢獻的最優值 (佐普特）會相對較高，因此在初始條件下女性的貢獻會顯著較大。 結果是，訊號為雄性帶來的投資所帶來的收益相對較少，而這又被其成本所抵消。
訊號和響應固定的參數空間（黃色）根據選擇強度和響應者等位基因的遺傳變異而變化。 例如，當響應者的初始等位基因頻率為0.9 而不是圖像#0.99 中顯示的2 時，訊號的引入會導致對響應者更有效的選擇（初始遺傳方差更高），並且黑色區域向左擴展。
雄性訊號可能會出現，即使它們的代價是減少雄性對當前巢穴的貢獻（參數化 超臨界流體），從而直接影響 健康* 無論男性或女性，而不是降低男性的生存可能性。
健康* - 繁殖某種基因型的個體的能力。
繁殖力成本和訊號之間的關係（左）以及生存成本和訊號之間的關係。
就生育能力而言，當雄性訊號固定時（黃色區域），所有雄性對後代的投資都比發出訊號之前要少。 在這種情況下，雌性的貢獻將比雄性訊號出現之前更大。
當雄性成本由繁殖力（而不是生存力）調節時，雌性投資的增加會增加每對後代的平均數量，但並不能完全補償。 隨著時間的推移，雌性貢獻的增加會增加羽翼豐滿的後代的平均數量，但會降低雌性的平均生存能力。 這導致這兩種力量之間形成新的平衡，其中後代的平均數量低於正常生存力或初始條件（訊號出現之前）的情況。
從數學的角度來看，它看起來是這樣的：如果雄性訊號將生育能力提高1%（但不提高生存能力），那麼雌性生育後代的成本就會增加1.3%，但同時其死亡率也會增加0.5% %，每對的後代數量減少了0.16%。
如果女性貢獻的平均值最初低於最佳水平（例如，由於環境影響），那麼當刺激成本增長的信號顯現出來時，就會出現一個平衡系統，即： 性別間合作。 在這種情況下，雄性訊號不僅會增加雌性對後代的貢獻，還會增加它們的適應性。
雄性和雌性的這種行為通常是由於外部變化（氣候、棲息地、可用食物量等）而發生的。 有鑑於此，科學家認為，一些現代物種一夫一妻制的形成，而它們的祖先是一夫多妻制，是由於遷徙以及相應的環境變化所致。
為了更詳細地了解這項研究的細微差別，我建議看看 и 給他。
尾聲
這項研究從演化的角度論證了一夫多妻制和一夫一妻制之間的關係。 在鳥類王國中，雄性總是試圖超越對方，以吸引雌性的注意：鮮豔的羽毛、優美的舞蹈，甚至展現自己的建築能力。 這種行為是由於雄性之間的競爭造成的，這是一夫多妻制物種最常見的特徵。 從雌性的角度來看，所有這些訊號使得評估其共同後代將繼承的雄性品質成為可能。 然而，隨著時間的推移，雄性開始進化，它們的訊號比競爭對手的訊號更亮。 反過來，雌性也進化到能夠抵制這類訊號。 畢竟，必須始終保持平衡。 如果雌性為後代付出的成本與利益不成比例，那麼增加成本就沒有意義了。 生下一窩 3 顆蛋並在孵化和養育後代的過程中倖存下來，比生下 XNUMX 顆蛋並為了保護它們而死去要好。
這種兩性之間的利益衝突可能會導致人口災難性下降，但進化走了一條更明智的道路——沿著合作的道路。 在一夫一妻制的配對中，雄性繼續以所有的榮耀來表達自己，而雌性則以對後代的最佳貢獻來回應這一點。
奇怪的是，野生動物的世界沒有道德原則、法律和規範，一切行為都是由進化、遺傳和繁殖的渴望所決定的。
也許對浪漫主義者來說，對有翼之愛的這種科學解釋似乎過於平淡，但科學家們卻不這麼認為。 畢竟，還有什麼比以雌雄之間平衡和真正的伙伴關係、考慮雙方利益並著眼於子孫後代的方式進化更美好的呢。
週五關閉：
儘管這些鳥沒有最漂亮的名字（鸊鷉），但它們的團圓舞卻非常美麗。
非頂級 2.0：
天堂鳥是雄性在築巢季節向雌性發送的各種信號的一個典型例子（BBC Earth，大衛·阿滕伯勒配音）。
感謝收看，保持好奇心，祝大家週末愉快！ 🙂
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來源： www.habr.com