Nauka o ptakach: wspólna koncepcja o ptasiej piosence w nowym studium

Jak poszczególne osoby wybierają swoich kolegów? Dlaczego niektórzy odnoszą większe sukcesy w przyciąganiu kolegów niż inni?

Te odwieczne pytania dotyczą zasadniczo wszystkich zwierząt, w tym istot ludzkich. Teoria doboru naturalnego Darwina oferuje jeden ze sposobów na odpowiedź. Czasami określana jako „przetrwanie najsilniejszych”, teoria może również dotyczyć wyboru partnera, przewidując, że korzystne jest wybranie partnera najlepiej przystosowanego do przetrwania w jego otoczeniu - najszybszy biegacz, najlepszy myśliwy, rolnik o najwyższych zyskach.

Zobacz też: Bardzo smutne ptaki Pokaż, jak ludność może umrzeć z samotności

Jest to trochę uproszczone jako podsumowanie ludzkiej seksualności, oczywiście, ponieważ ludzie łączą się w pary w kontekście złożonych norm społecznych i ról płci, które są wyjątkowo ludzkie. Naukowcy tacy jak my myślą, że na wybór partnera u innych zwierząt wpływają tego rodzaju postrzegane adaptacje. Pasuje do zrozumienia ewolucji przez naukowców: jeśli kobiety decydują się na kojarzenie z dobrze przystosowanymi samcami, ich potomstwo może mieć również większe szanse na przeżycie. Korzystne cechy kończą się i zachowują w przyszłych pokoleniach.

Jednak u wielu gatunków samce starają się przyciągnąć kolegów, pokazując cechy, które wydają się zdecydowanie nieadaptacyjne. Sygnały te - takie jak olśniewający ogon na pawie lub piękna melodia z ptaka śpiewającego - były początkowo wielkim kluczem w teorii doboru naturalnego Darwina. Takie cechy wydają się działać odwrotnie, aby zwierzę mogło przeżyć w swoim środowisku. Błyskotliwy wyświetlacz na ogonie lub efektowna melodia jest uciążliwa i zapowiada zarówno drapieżniki, jak i zainteresowania miłosne. Darwin był tak zdenerwowany tą niekonsekwencją, że powiedział: „Widok pióra w ogonie pawia, gdy tylko na niego patrzę, sprawia, że ​​jestem chory”.

Myślenie o tej zagadce doprowadziło Darwina do innej ważnej teorii: selekcji seksualnej. Zamiast bezpośrednio wyświetlać adaptacje, mężczyźni mogą potrzebować produkować kosztowne, nieadaptacyjne sygnały, jeśli kobiety preferują te cechy przy wyborze partnera. Dla kobiet sygnały te mogą pośrednio informować, że mężczyzna byłby dobrym partnerem, ponieważ jest w stanie przetrwać i odnieść sukces - pomimo ornamentu, a nie z tego powodu. W tym modelu najbardziej atrakcyjne są najbardziej kosztowne cechy.

Ale co, jeśli stawka zostanie podniesiona, jak w przypadku gatunków, które są poligyniczne, z samcami próbującymi przyciągać i tworzyć więzi z wieloma kobietami? Logicznym następnym krokiem do tej teorii może być przewidywanie, że presja na wytwarzanie pięknych sygnałów gwałtownie wzrośnie, zwiększając nagrody dla osób z wyszukanymi ornamentami. Jeśli najbardziej udane samce mają najbardziej niezwykłe cechy, wynikający z nich wyścig zbrojeń przez wiele pokoleń może przesunąć populację w kierunku bardziej ekstremalnych cech. Jest to teoria intuicyjna - zwiększona konkurencja o partnerów prowadziłaby do coraz bardziej wyrafinowanych cech wybranych seksualnie - ale nie została przetestowana na drzewie życia.

Czy nie monogamiczne systemy kojarzenia naprawdę zwiększają dobór płciowy u prawdziwych zwierząt? W miarę jak wzrasta siła doboru seksualnego, czy wybrane cechy seksualne stają się bardziej ekstremalne? Czy ogony stają się dłuższe? Piosenki piękniejsze? Jako dwaj biologowie z doświadczeniem w metodach obliczeniowych, ewolucji zachowań i ptaków śpiewających, postanowiliśmy zbadać.

Budowanie bazy danych ptaków

Ewolucja jest tak złożona jak samo życie. Nowe umiejętności obliczeniowe pozwalają badaczom takim jak my wyjść poza testowanie, czy pewne cechy mają tendencję do występowania razem. Zamiast tego możemy zagłębić się w przeszłość i spróbować dostrzec ścieżkę, którą gatunek przeszedł przez historię, aby dotrzeć tam, gdzie są dzisiaj.

Aby przetestować teorię, że mężczyźni próbują przyciągnąć wielu partnerów, wzmocniliby dobór płciowy i pobudzili ewolucję coraz bardziej skomplikowanych wyświetlaczy, potrzebowaliśmy zarówno nowego zestawu danych, jak i innowacyjnych metod.

Ptaki śpiewające to doskonały system do badania tego pytania. Po pierwsze, wiele gatunków jest społecznie (choć niekoniecznie seksualnie) monogamicznych, co poza tym jest wyjątkowo rzadkie w królestwie zwierząt, ale w ciągu swojej historii nastąpiło wiele niezależnych przejść do poligamii. Ułatwia to nam porównywanie piosenek ptaków poszukujących jednego partnera do piosenek osób szukających wielu partnerów. Ptaki śpiewające mają także niesamowitą różnorodność pieśni, od prostych tweetów wróbla po skomplikowane kadencje przedrzeźniacza.

Przeszukując opublikowaną literaturę i przewodniki terenowe, zebraliśmy dane dotyczące systemu krycia na prawie 700 danych dotyczących gatunków i piosenek dla ponad 350 gatunków, największej dotychczas bazy danych tego rodzaju. Uzyskaliśmy niedawno opublikowaną filogenezę - zasadniczo „drzewo genealogiczne”, która rozciąga się aż do przodka wszystkich ptaków - obejmującego całą historię ewolucji ptaków. Służyłoby to jako nasza mapa linii rodowych ptaków śpiewających.

Połączyliśmy nasze dane cech z filogenezą, aby śledzić wstecz w czasie, szacując, jak przodkowie każdej grupy ptaków śpiewających mogli brzmieć i zachowywać się.

Podejście to jest podobne do tego, gdy wpadliśmy na spotkanie z rodziną ludzką i zauważyliśmy, że ogromna większość członków rodziny ma blond włosy i mówiła po szwedzku - domyślamy się, że dawno zmarła matka rodziny prawdopodobnie też miała blond włosy i prawdopodobnie mówił po szwedzku. Następnie moglibyśmy odwiedzić inne spotkanie rodzinne, dalekich krewnych pierwszego, aby znaleźć blondynkę mówiącą głównie po norwesku. Na kolejnym spotkaniu być może zobaczymy brunetów mówiących po hiszpańsku. Robiąc to setki razy, naukowcy mogą dowiedzieć się, czy w historii tych rodzin istnieje jakikolwiek związek między kolorem włosów a językiem.

Posługując się podobnymi metodami do drzewa genealogicznego ptaków, byliśmy w stanie przetestować nie tylko to, jak zachowanie krycia koreluje z piosenkami żywych gatunków, ale także jak te zachowania wpływały na siebie przez tysiące, a nawet miliony lat ewolucyjnej historii ptaków śpiewających. Oszacowując prawdopodobne zachowania przodków współczesnych ptaków śpiewających, możemy obliczyć tempo ewolucji tych cech, w tym wpływ ewolucji pieśni na ewolucję pieśni lub odwrotnie.

Selekcja seksualna, ale nie w jednym kierunku

Kiedy przeprowadziliśmy tę głęboką analizę, wyniki nas zaskoczyły. Nie znaleźliśmy oczekiwanego związku, że piosenki stały się bardziej skomplikowane w gatunkach, w których mężczyźni szukali wielu partnerów. Zamiast tego znaleźliśmy interesujący wzór ewolucyjny: pieśni ewoluowały szybciej w wielokątne linie, ale nie w żadnym konkretnym kierunku.

Zamiast tych przodków, którzy próbują konkurować ze sobą bardziej wyszukanymi piosenkami, piosenki wydawały się oscylować między prostymi i złożonymi jak wahadło wahadłowe przez pokolenia - zmieniając się szybko, ale nie w stałym kierunku w dłuższej perspektywie. Jeśli te utwory poligynicznych gatunków stały się zbyt proste lub zbyt skomplikowane, zaczęły się cofać w kierunku środka.

Zobacz także: Nowy posiadacz rekordu największego ptaka świata kiedykolwiek był gigantem o wadze 1700 funtów

Wyniki te rzucają wyzwanie naszym początkowym szerokim intuicjom dotyczącym sukcesu reprodukcyjnego i presji ewolucyjnej. Badając piosenki wielu monogamicznych i poligynicznych gatunków ptaków na drzewie ewolucyjnym, znaleźliśmy wyniki, które kontrastowały z dominującą mądrością: gatunki, które przyciągają wielu partnerów, nie miały bardziej złożonych piosenek, ale ich piosenki ewoluowały szybciej. Jest to nowy dowód, który może zmienić klasyczne hipotezy dotyczące nie monogamii i selekcji seksualnej w ewolucji.

Nasza praca pokazuje, że kiedy naukowcy badają selekcję seksualną w przyszłości, musimy myśleć nie tylko o wielkości badanych cech, ale także o tym, jak szybko się zmieniają.

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w The Conversation przez Nicole Creanza i Kate Snyder. Przeczytaj oryginalny artykuł tutaj.