Sieviešu piesātinātība palīdz veidošanā • Aleksandrs Markovs • Zinātnes jaunumi par "Elementiem" • Bioloģija, evolūcija

Sieviešu piesātinātība veicina veidošanu

Ar apzinātu vai neapzinātu izvēli cilvēki radīja dekoratīvas baložu šķirnes ar izdomātām spalvām. Tādā pašā veidā, paradīšu putnu sievietes radīja apburošus tērpus. Fotoattēli no www.pigeoncote.com un en.wikipedia.org

Datora modelēšana ir parādījusi, ka simpatriskās veidošanās varbūtība (sākotnējo sugu sadalīšana divās grupās, ja nav ģeogrāfisku šķēršļu) būtiski palielinās, ja sievietēm ir iespēja izvēlēties partnerus, pamatojoties uz pazīmēm, kas norāda uz vīriešu labo veselību. Pavisam dīvaini, ka seksuāla izvēle būtiski paātrina veidošanu, pat ja divu jauno sugu sievietes izvēlas vīriešus, izmantojot vienādus kritērijus.

Tikai pirms pāris desmitiem gadu simpatriskā veidošana tika uzskatīta par ārkārtīgi maz ticamu vai pat neiespējamu. Tomēr vairāki jauni brīnišķīgi atklājumi parādīja, ka tas ir ne tikai diezgan reāls, bet arī ļoti izplatīts fenomens dabā (saraksts ar labi izpētītām simpatriskās formēšanas gadījumiem un saistītu saišu atlasi ir sniegts piezīmē. Sākotnējā tropisko tauriņu veidošana, Elements, 09.11 .2009).

Simpatriskās izkopšanas pētījumā teorija atpalika no prakses: bija iespējams reģistrēt un izpētīt konkrētus gadījumus, bet ar mehānismiem, kas veido vienu iedzīvotāju, sadalot divās reproduktīvi izolētās daļās, joprojām nav pilnīgas skaidrības. Lai simpātijas veidošana beidzot tiktu izveidota zinātnē kā "pilnvērtīgs" evolūcijas mehānisms, ir nepieciešami labie matemātiskie modeļi, kas parāda, kā šis process "darbojas" un uz kādiem faktoriem tas ir atkarīgs.

Evolucionārās bioloģijas vēsturē bieži vien ir noticis, ka laba ideja, kuru jau sen ir izteikuši kāds izcils teorists un ko pat atbalsta fakti un novērojumi, jau sen ir saglabājusies "ēnā" un neatrada vispārēju pieņemšanu, kamēr kāds nav izstrādājis matemātisku modelis, kas visiem izskaidro, kā un kāpēc šī ideja darbojas. Lielākā daļa no visiem, nav luck teorija par seksuālo izvēli. Šī absolūti izcila (kā mēs to tagad saprotam) ideja tika detalizēti izstrādāta Darvinam (skat. C. Darvinu – cilvēka izcelsmi un seksuālo izvēli – Djvu – 20 MB), bet laikabiedri to nesaprata un nepieņēma.Zinātnieki vienkārši nevarēja ticēt, ka sievietes var aktīvi izvēlēties vīriešus. Saskaņā ar Viktorijas laika laikmetu domājošiem sievietes var tikai nelieli sēdēt gudras kleitas stūrī un gaidīt, lai kāds viņus precētu.

Ideja par seksuālo izvēli ir kļuvusi par "puse aizmirsta zinātniskā ziņkāre", kad 1930. gadā Ronalds Fišers izelpoja to, to izstrādāja un papildināja svarīgas detaļas, ko Darvins neuzdomāja (skat. R. Fišers. "Dabiskās atlases ģenētiskā teorija"). Jo īpaši Fizs saprata, ka mantojums tiek mantots un attīstās ne tikai vīriešu pārošanās, bet arī mātīšu garšas un selektivitāte saskaņā ar tādiem pašiem noteikumiem kā pārējos apzīmējumus. Šī vienkāršā doma pieslēdza vissvarīgākos trūkumus Darvina teorijā un padarīja to pilnībā darboties spējīgu. Šodien tas šķiet neticami, taču zinātnieku aprindās neuztver arī Fisher's idejas par seksuālo izvēli. Viņi bija gandrīz aizmirsti ar laiku, kad tos atkal izgāza no aizmiršanās, ko pārstāvēja nākamās paaudzes teorētiskie biologi, kuri beidzot varēja attīstīt pārliecinošus matemātiskos modeļus. Tikai no trešā mēģinājuma seksuālās atlases teorija beidzot saņēma pelnītu atzinību. Šis dramatiskais stāsts ir krāsaini izklāstīts Džefrijs Millera grāmatā. Mating Mind: Kā ir seksuāla izvēle veidota cilvēka dabas evolūcija (PDF, 2.1 MB)

Šodien nevienam nav šaubu, ka seksuālā atlase ir spēcīgs evolūcijas spēks, kas var palielināt "parastās" dabiskās atlases efektivitāti un paātrināt adaptīvo attīstību (un ne tikai radīt "bezjēdzīgus" dekorācijas, kas nav vajadzīgas izdzīvošanai un savādai laulības uzvedībai). Ja mātītes vīriešus izvēlas nevis ar patvaļīgiem bezjēdzīgiem kritērijiem, bet ar pazīmēm, kas atspoguļo vīriešu piemērotību vai "gēnu kvalitāti", piemēram, pazīmes, kas norāda uz veselību un fizisko sagatavotību, tad sievietes būtiski paātrina attīstību.

Ir viegli saprast, kāpēc seksuālā izvēle uzlabo dabiskās atlases efektivitāti: vīrietis ar samazinātu fizisko sagatavotību ne tikai izdzīvo, bet arī kļūst mazāk pievilcīgs sievietēm. Pat ļoti mazas fiziskās sagatavotības atšķirības, kas gandrīz nemaz "parastās" izvēles dēļ, var būt izšķirošas, ja runa ir par konkurenci starp vīriešiem, cenšoties apburt sievietes. Turklāt izvēle vairs nav "akla". Tagad to vada radījumi, kam vēl ir kādi smadzenes.Šīs radības spēj mērķtiecīgi rīkoties un daļēji nozīmīgus lēmumus. Sievietes kļūst par audzētājiem. Picky pāvs radījuši grezni modeļi uz pāvu pīķu vīriešu pēdu, tāpat kā baložu audzētāji radīja fantāzijas rotājumus dekoratīvām baložu šķirnēm.

Sevišķi sakņojas zinātnē, mūsdienu seksuālās atlases teorija mūsdienās palīdz izkļūt no citas svarīgas un nepareizi aizmirsta idejas – simpatrijas izteiksmes ēnas. Daudzi teorētiķi jau ilgi sapratu, ka bez seksuālās atlases un selektīva šķērsošanas simpatriku veidošana ir gandrīz neiespējama. Problēma bija tāda, ka visiem šķita, ka simpātijas veidošanai ir jābūt divu jauno sugu sievietēm atšķirīgs seksuālās izvēles. Un nebija skaidrs, kāpēc pēkšņi vienas un tās pašas sievietes sievietēm bija atšķirīgas gaumes (sk. "Kā atšķirt sevi no citiem", "Neokonomiskie reproduktīvās izolācijas mehānismi").

Sander van Dorn no Bernes universitātes (Šveice) un viņa kolēģi no Groningenas universitātes (Nīderlande) publicēja jaunākajā žurnāla izdevumā Zinātne raksts, kas var pilnīgi pārveidot simpatriku veidošanu no nepilnīgas idejas par vispārpieņemtu teoriju. Joma jau ir aprakstīta raksta virsrakstā.Bez viltus pieticības autori ar nosaukumu "Par sugu izcelsmi pēc dabiskas un seksuālas izvēles", kas precīzi atkārto Čārlza Darvina grāmatas virsrakstu, kas pavērusi pasauli, izņemot pēdējo, bet vienu vārdu.

Van Dorna un viņa kolēģu modelis rāda, ka pat tad, ja visām sievietēm ir vienādas seksuālās priekšrocības, to pievilcīgums var radikāli palielināt simpatrijas izolācijas varbūtību. Protams, lai tas notiktu, ir jāievēro noteikts nosacījumu minimums.

Kopumā atzīts, ka seksuāla izvēle, pamatojoties uz iemesliem, kas norāda uz labu veselību vai labiem gēniem (šādas pazīmes sauc par "fitnesa rādītājiem"), palielina pirmkārt negatīvo (attīrīšanas, stabilizācijas) izvēli, proti, kaitīgo mutāciju noraidīšanu, otrkārt, pozitīva (kustīga) izvēle, tas ir, noderīgu mutāciju fiksācija. Vans Dorna un viņa kolēģu galvenā ideja, kas iekļauta modelī, ir tā, ka izvēle, izmantojot "fitnesa rādītājus", arī palielina graujošās (laušanas, audzināšanas) atlases efektivitāti. Bojājoša atlase notiek gadījumā, ja ārkārtējie marķējuma varianti ir daudz adaptīvāki (izdevīgi),nekā starpproduktu.

Zīm. 1 Modeļa pamatprincipi. Ir vietas ar mazām un lielām sēklām. Mazajām sēklām visefektīvākais knābs ir μ garaAlieliem – μB. Gar horizontālo asi – knoka garums, vertikāli – fitnesa (uztura efektivitāte ar šādu knābju) uz zemes gabala ar nelielām sēklām (zaļas līknes) un ar lielu (zilas līknes). A – fitnesa līknes ir plašas (to platums ir atspoguļots ar σ vērtību), graujoša atlase darbojas vāji; B – fiziskās sagatavotības līknes šauras, graujošas atlases stipra. Zīm. no attiecīgā rakstaZinātne

Pieņemsim, ka ir populāru putnu vidēja garuma knābji. Teritorija, kurā viņi dzīvo, sastāv no divu veidu zemes gabaliem. Dažās zonās dominē augi ar lielām sēklām, savukārt citās – ar mazām. Lielu sēklu sasmalcināšanai ērtāk ir garš knābs, maziem – īss. Šādā situācijā var sākties graujoša atlase. Tas nozīmē, ka ieguvēji būs putni ar garākiem vai īsākiem knābjiem, bet ne starpposma. Ir zināms, ka reālos putnus, kas nozvejoti līdzīgos apstākļos, var notikt simpatriskā veidošana (sk. Speciācija dažādās salās ir paralēlas ceļš, "Elements", 03/15/2007).Joprojām paliek tikai saprast, kā sugām izdodas nošķirt, ja to pārstāvji, peldot no vietas uz vietu, tagad un pēc tam satiekas savā starpā, un neviens viņus nekaitina, lai veidotu jauktus pārus un ražotu hibrīdus pēcnācējus ar gariem vidēja līmeņa knābjiem.

Zīm. 2 Vietās ar mazām sēklām, tēviņi ar mazām knābēm jūtas labāk, tāpēc viņiem ir pietiekami daudz spēka, lai audzētu skaistu, bet dārgām sarkanām spalvām ap kakla – "fitnesa rādītājs". Teritorijās ar lielām sēklām ilgi samaksātie tēviņi dzīvo labāk, un īsās bilances dārgakmeņi ir "nepieejami". Zīm. no attiecīgā raksta Zinātne

Apskatāmajā modelī visiem putniem sākotnēji ir identiski vidēja garuma knābji, tēviņiem nav "fitnesa rādītāju", un sievietēm, izvēloties partneri, ir selektīva izvēle, tāpēc pārejas notiek nejaušā veidā. Visas pazīmes var mainīties mutāciju rezultātā. Lielākas varbūtības dēļ knābja garums ir atkarīgs nevis no viena, bet no desmit gēniem. Pieauguši putni dzīvo laukos, jauni putni var migrēt uz citiem zemes gabaliem. Īpašais mainīgais nosaka migrācijas intensitāti.Teritorijās ar lielām sēklām cilvēki ar lielām knābēm jūtas labāki un otrādi. Putnam, kas ēd labāk, ir labākas izredzes sasniegt briedumu. Turklāt viņas ķermenim ir liels resursu apjoms. Vīrieši var novirzīt daļu no šiem resursiem sarkanās plūmes veidošanai, kas kalpo kā "fitnesa indikators". Sievietes var iegūt iespēju izvēlēties vīriešus par šo īpašību.

Gan sarkanā apvainojums, gan sieviešu selektivitāte ir "dārgi" atribūti. Tas nozīmē, ka daļa no ķermeņa resursiem, kurus varētu izmantot izdzīvošanas palielināšanai, tiek tērēta to attīstībai. Vīrieši maksā par savu skaistumu, samazinot izdzīvošanas iespējas. Tāpēc šī funkcija var kalpot kā fitnesa indikators. Ja sarkanā plūme bija "brīva", visi vīrieši ātri kļuva par profesionāliem krāpniekiem, un sieviešu selektivitāte zaudētu savu nozīmi. Tas, ka sieviešu selektivitāte nav arī "brīvā" pazīme, ir mazāk svarīga, bet reāla. Evolūcija, kā likums, mēģina ietaupīt uz smadzenēm (sk. "Atradi cāļu atrašana – pārāk grūts uzdevums putnu smadzenēs", "Elements", 2009. gada 12. janvāris).Tādējādi šajā modelī vīriešiem nav iespējams izstrādāt citus rotājumus, izņemot sarkanās spalvas uz kakla. Sievietes, no savas puses, nevar izkopt citas izvēles, izņemot mīlību pret sarkanvakariem vīriešiem. Jo īpaši sievietes nevar iemācīties izvēlēties vīriešus pēc to knoka garuma.

Modeļa galvenie ievades parametri ir jauno putnu migrācijas intensitāte un piemērotības līknes platums (σ vērtība attēlā). Jo lielāka ir sigma, jo vieglāk ir slaucīt sēklas ar nepiemērotu knābi. Kopā šie divi lielumi nosaka traucējošās atlases intensitāti.

Šajā modelī putniem nav iespējas attīstīt reproduktīvo izolāciju, proti, pārtraukt audzēšanu ar svešiniekiem un ražot hibrīdus pēcnācējus. Paradoksāli, šādā veidā rodas simpatriskā veidošanās. Šajā gadījumā veiksmīgu speciāciju saprot kā populācijas sadalījumu divās apakškopās, kuras skaidri atšķiras ar knoka garumu, ar nulles vai ļoti mazu "starpposma" personu skaitu.

Zīm. 3 Modeļa populācijas ar dažādiem ievades parametriem evolūcija. A – iedzīvotāji ir vienoti, B – bija simpatriskā speciācija. Lielās kartēs uz vertikālās ass ielieciet knābja garumu horizontāli – laiks (paaudzēs), zaļā krāsā parāda indivīdu sastopamības biežumu ar atbilstošo knābja garumu. Uz mazām kartēm vertikāli arī nosaka knābja garumu, horizontāli – sastopamības biežums (paaudzei 40 000). Zīm. no attiecīgā raksta Zinātne

Pirmkārt, autori pētīja modeļa uzvedību bez "fitnesa indikatora" un seksuālās selektivitātes. Kā bija sagaidāms, šādā situācijā simpatriskā veidošanās notiek tikai ar ārkārtējām parametru vērtībām: vai nu ar gandrīz pilnīgu migrācijas trūkumu, vai arī ar ļoti mazu sigmu. Citos gadījumos graujošās selekcijas spēks ir pietiekams, lai uzturētu augstu ģenētiskā polimorfismu un knābja garuma mainīgumu iedzīvotāju vidū, taču nav iespējams "sadalīt" iedzīvotājus divās daļās.

Tad putnu modelim tika "atļauts", pateicoties mutācijām, iegūt seksuālo selektivitāti un spēju tērēt dažus resursus sarkanajām spalvām. Rezultāts izrādījās negaidīti spēcīgs: tagad sākotnējais skats sāka sadalīties divās daļās, pat ar aktīvu migrāciju un lielu sigmu (4. attēls).Tādējādi modelis parādīja, ka seksuālā atlase pēc fitnesa rādītājiem var radikāli palielināt simpatrītiskās veidošanās varbūtību.

Zīm. 4 Simpatriskās veidošanās atkarība no seksuālās selekcijas. Vertikālā ass – migrācijas intensitāte (0 – putni nekad pārvietojas no vietas uz vietu, 1 – pilnīga sajaukšanās katrā paaudzē). Gar horizontālo asi – sigma (sk. 1. att.). Zaļš apgabals, kurā simpātijas veidošana notiek pat bez seksuālās atlases palīdzības, ir nokrāsota. Iekšpusē dzeltena zona simpatriskā veidošana notiek tikai tad, ja vīriešiem ir iespēja iegūt "fitnesa rādītāju", bet sievietes – pēc seksuālās selektivitātes. Izkliedējošās atlases spēks palielinās pa diagonāli no augšas uz leju un pa labi no kreisās puses. Pelēka krāsa Reģions, kurā selekcija nav graujoša, bet tiek atzīmēta stabilizācija (indivīdiem ar knābja vidējā garuma maksimālo pielāgošanās spēju). Zīm. no attiecīgā rakstaZinātne

No pirmā acu uzmetiena tas šķiet ļoti dīvaini. Pieņemsim, ka divas sugas jau ir sadalītas.Bet ar augstu migrācijas līmeni daudzas īsās puses sievietes apmesties apgabalos ar lielām sēklām. Ja viņi izdzīvos, tad tēviņi tiks izvēlēti sarkanajam apvainīgumam. Uz zemes gabala ar lielām sēklām sarkanā plūme būs vīriešiem ar lielām knābēm. Tādējādi, īslaicīgi uzliekamās sievietes "nepiemērotā" zonā viņiem sistemātiski padarīs "nepareizu" izvēli un ražos pēcnācējus ar knābja vidēja izmēra. Tomēr, zīm. 3B, mēs redzam, ka starpposma knābju biežums pēc veiksmīgas simpatriskās veidošanās ir tuvu nullei. Kā tas darbojas?

Galvenais ir tas, ka šis modelis, tāpat kā dzīvē, ir relatīvs jēdziens. Tas, vai šajā apgabalā izdzīvo putns ar noteiktu knābju izmēru, nav atkarīgs tikai (un ne tik daudz) no tā, kā tā knābe atbilst sēklām šajā apgabalā. Putnu likteni nosaka tā konkurences iznākums. Ja sēklas ir lielas un putnu knābis ir mazs vai vidējs, tas nav nāves sods. Ja visi putni apkārtnē ir arī mazi vai vidēji knābi, šim putnam ir labas izredzes izdzīvot. Bet, ja visiem apkārt ir lielas knābiņas, viņas izredzes ir nenozīmīgas.Jebkurš iedzīvotājs ražo vairāk pēcnācēju, nekā to var barot šajā teritorijā. Tie, kas "parasti" labi pielāgojas šai videi, bet tie, kas ir labi pielāgoti, nav tie salīdzinot ar pārējo.

Tādējādi sākotnējā situācijā, kad visiem putniem ir vidēja lieluma knābi, jebkurā vietā jūs varat dzīvot normālu dzīvi, kam ir vidējais knābis. Bet, tiklīdz iedzīvotāji sāk sadalīties divos, sarežģītie laiki sākas ar vidēji lieliem putniem. Abos zemes gabalu veidos viņi tiek nežēlīgi aizvietoti ar speciālistiem – konkurentiem ar ilgstošu samaksu un īslaicīgu nokavēšanos. Seksuāla atlase darbojas kā traucējošs atlases pastiprinātājs. Bet tiklīdz iedzīvotāji sāk atšķirties, traucējošo atlasi vēl vairāk pastiprina neatbilstības fakts. Jo tālāk tas ir, jo efektīvāks ir starpnieku atteikums. Rezultātā, izvēloties, vidējā rēķina putni tiek izņemti no iedzīvotājiem ātrāk nekā viņi piedzimuši.

Protams, šajā modelī apskatītais mehānisms nav vienīgais iespējamais simpatriskās izolācijas "katalizators". Simpātijas veidošana kļūs arvien lielāka, ja jūs "mainīsit" putnu migrācijas modeli evolūcijas laikā.Piemēram, putni var izstrādāt algoritmu "migrēt tikai tad, ja jums nav piemērotas sēklas" vai "nokārtot tikai tad, ja ir daudz ērtu sēklu". Tas radīs strauju hibridizācijas biežuma samazināšanos. Vēl viena iespēja ir saistīta ar partneru atlases mehānisma izveidi "ar paša sevis uztveri" vai iespiešanu. Piemēram, sieviete var dot priekšroku partneriem ar tādu pašu knābi kā viņas vai viņas tēva. Līdzīgi piemēri ir zināmi, arī starp putniem (sk.: Cāļu dzimums ir atkarīgs no sievas viedokļa par viņas vīru, "Elements", 2009. gada 23. marts).

Avots: G. Sander van Doorn, Pim Edelaar, Franz J. Weissing. Par dabiskās un seksuālās izcelšanās izcelsmi // Zinātne. 2009. V. 326. P. 1704-1707.

Skatīt arī:
Sākotnējā tropisko tauriņu ieaudzēšanas stadija ir reģistrēta "," Elements ", 2009. gada 9. novembrī (šīs piezīmes beigās ir labi izpētīto simpātijas veidojumu saraksts ar saitēm)

Aleksandrs Markovs


Like this post? Please share to your friends:
Atbildēt

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: