Veda o vtákoch: Spoločná koncepcia vtáčej piesne v novej štúdii

Ako si jednotlivci vyberajú svojich kamarátov? Prečo sú niektorí úspešnejší pri získavaní kamarátov ako iní?

Tieto starodávne otázky sú vo všeobecnosti relevantné pre všetky zvieratá vrátane človeka. Darwinova teória prirodzeného výberu ponúka jeden spôsob, ako na ne odpovedať. Niekedy vyjadrená ako „prežitie najschopnejších“, teória sa môže vzťahovať aj na voľbu partnera, ktorý predpovedá, že je prospešné vybrať si partnera, ktorý je najvhodnejší pre prežitie vo svojom prostredí - najrýchlejší bežec, najlepší lovec, farmár s najvyšším výnosom,

Pozri tiež: Extrémne smutní vtáci ukazujú, ako môže populácia zomrieť od osamelosti

Je to trochu zjednodušujúce zhrnutie ľudskej sexuality, samozrejme, pretože ľudia sa spájajú v kontexte komplexných sociálnych noriem a rodových úloh, ktoré sú jedinečne ľudské. Výskumníci, ako sme my, si však myslia, že voľba partnera u iných zvierat je ovplyvnená týmito druhmi vnímaných adaptácií. Je to v súlade s pochopením evolúcie vedcov: Ak sa ženy rozhodnú spárovať s dobre upravenými samcami, ich potomstvo môže mať väčšiu šancu na prežitie. V budúcich generáciách sa zrútili a zachovali výhodné vlastnosti.

Ale u mnohých druhov sa samci snažia priťahovať kamarátov zobrazovaním charakteristík, ktoré sa zdajú byť rozhodne neadaptívne. Tieto signály - ako napríklad oslňujúci chvost na páve alebo krásna melódia od speváka - boli pôvodne veľkým kľúčom, ktorý sa hodil do Darwinovej teórie prirodzeného výberu. Zdá sa, že vlastnosti, ako sú tieto, robia zviera s väčšou pravdepodobnosťou, že prežije vo svojom prostredí. Fascinujúce chvostové zobrazenie alebo okázalá melódia je ťažkopádna a oznamuje vás predátorom, ako aj záujmom lásky. Darwin bol tak rozrušený touto nezrovnalosťou, že povedal: „Pohľad na perie v pávovom chvoste, keď sa na to pozerám, ma robí chorým.“

Premýšľanie o tomto hlavolam viedlo Darwina k ďalšej veľkej teórii: sexuálnemu výberu. Namiesto priameho zobrazovania adaptácií, muži môžu potrebovať vyrábať nákladné, neadaptívne signály, ak ženy preferujú tieto vlastnosti pri výbere kamarátov. Pre ženy môžu tieto signály nepriamo komunikovať o tom, že samec by bol dobrým kamarátom, pretože je schopný prežiť a uspieť - napriek ornamentu, nie kvôli tomu. Podľa tohto modelu sú najatraktívnejšie vlastnosti najnákladnejšie.

Ale čo keď sa stávky zvýšia, ako v prípade druhov, ktoré sú polygénne, muži sa snažia priťahovať a tvoriť putá s viacerými ženami? Logický ďalší krok k tejto teórii by mohol predpovedať, že tlak na produkciu krásnych signálov bude prudko stúpať, čím sa znásobia odmeny pre jednotlivcov s prepracovanými ornamentami. Ak majú najúspešnejší muži najvýnimočnejšie črty, následné zbrojné preteky počas mnohých generácií by mohli posunúť obyvateľstvo smerom k extrémnejším charakteristikám. Toto je intuitívna teória - zvýšená konkurencia pre kamarátov by viedla k čoraz prepracovanejším pohlavne vybraným vlastnostiam - ale nebola testovaná v rámci stromu života.

Zvyšujú nemonogamné systémy párenia skutočne sexuálny výber u skutočných zvierat? S rastom sily sexuálneho výberu sa sexuálne vybrané charakteristiky stávajú extrémnejšími? Dostávajú sa chvosty dlhšie? Piesne krásnejšie? Ako dvaja biológovia so skúsenosťami v oblasti výpočtových metód, vývoja správania a spevákov sme sa rozhodli vyšetriť.

Vytvorenie databázy vtákov

Evolúcia je tak zložitá ako samotný život. Nové výpočtové schopnosti umožňujú výskumníkom, ako sme my, ísť nad rámec testovania, či určité vlastnosti majú tendenciu vyskytovať sa spoločne. Namiesto toho sa môžeme ponoriť do minulosti a pokúsiť sa rozoznať cestu, ktorou tento druh prešiel dejinami, aby sa dostali tam, kde sú dnes.

Na otestovanie teórie, že muži sa snažia prilákať viac kamarátov, by sa zosilnil sexuálny výber a podnecovali vývoj čoraz komplikovanejších obrazoviek, potrebovali sme nový súbor údajov a inovatívne metódy.

Songbirds sú vynikajúci systém, s ktorým môžete študovať túto otázku. Po prvé, mnohé druhy sú spoločensky (aj keď nie nevyhnutne sexuálne) monogamné, čo je inak mimoriadne vzácne v živočíšnej ríši, ale v priebehu svojej histórie došlo k mnohým nezávislým prechodom do polygónie. To nám uľahčuje porovnanie piesní vtákov hľadajúcich jediného partnera s piesňami tých, ktorí hľadajú viac kamarátov. Songbirds tiež majú neuveriteľnú rozmanitosť piesne, od jednoduchých tweety domového vrabca až po komplikované cadenzy mockingbirdu.

Vyhľadávaním publikovanej literatúry a terénnych príručiek sme zozbierali údaje o párovaní systémov o takmer 700 druhoch a skladbách pre viac ako 350 druhov, doteraz najväčšiu databázu svojho druhu. Získali sme nedávno publikovanú fylogenézu - v podstate „rodokmeň“, ktorý sa tiahne až k predkovi všetkých vtákov - ktoré sa týkali všetkých dejín evolúcie vtákov. To by slúžilo ako naša mapa cez línie spevákov.

Naše údaje o znakoch sme zlúčili s fylogenéziou, aby sme mohli spätne sledovať čas a odhadnúť, ako mohli predkovia každej skupiny spevákov znieť a správať sa.

Tento prístup je taký, ako keby sme sa ocitli na stretnutí s ľudskou rodinou a všimli sme si, že drvivá väčšina členov rodiny má blond vlasy a rozpráva švédsky - hádali by sme, že dlhoročný matriarch rodiny pravdepodobne mal aj blond vlasy a pravdepodobne hovoril švédsky. Potom by sme mohli navštíviť ďalšie rodinné stretnutie, vzdialených príbuzných prvého, aby sme našli blondínky hovoriace väčšinou nórsky. Na ďalšom stretnutí, možno uvidíme hnedovlasých ľudí hovoriacich španielsky. Robili to stovky krát, vedci mohli zistiť, či existuje nejaká súvislosť medzi farbou vlasov a jazykom v histórii týchto rodín.

Pomocou podobných metód s rodokmeňom vtákov sme dokázali otestovať nielen to, ako párovacie správanie koreluje s piesňami živých druhov, ale aj to, ako sa tieto správanie navzájom ovplyvňovali po tisícoch a dokonca miliónoch rokov vývojovej histórie speváka. Odhadom pravdepodobného správania sa predkov moderných spevákov sme mohli vypočítať rýchlosť vývoja týchto vlastností, vrátane toho, ako môže byť rýchlosť vývoja piesne ovplyvnená správaním párenia, alebo naopak.

Sexuálny výber, ale nie v jednom smere

Keď sme vykonali túto hĺbkovú analýzu, výsledky nás prekvapili. Nepodarilo sa nám nájsť očakávaný vzťah, že piesne sa stali prepracovanejšími v druhoch, kde muži hľadali viacnásobné kamaráti. Namiesto toho sme našli zaujímavý evolučný model: Zdalo sa, že piesne sa vyvíjajú rýchlejšie polygénne línie, ale nie v žiadnom konkrétnom smere.

Namiesto toho, aby sa títo predkovia snažili navzájom si konkurovať s prepracovanejšími skladbami, sa zdá, že piesne oscilujú medzi jednoduchými a zložitými kyvadlami po generáciách, ktoré sa v priebehu času rýchlo menia, ale nie v konzistentnom smere. Ak sa piesne týchto polygynných druhov dostali príliš jednoduché alebo príliš prepracované, začali sa vracať späť do stredu.

Pozri tiež: Držiteľ nového rekordu pre najväčší svetový vták na svete bol 1700-libra obra

Tieto výsledky spochybňujú naše počiatočné široké intuície o reprodukčnom úspechu a evolučných tlakoch. Študovaním piesní mnohých monogamných a polygynných druhov vtákov cez evolučný strom sme zistili výsledky, ktoré boli v protiklade s prevládajúcou múdrosťou: Druhy, ktoré priťahujú viac kamarátov, nemali celkovo komplexnejšie skladby, ale ich piesne sa vyvíjali rýchlejšie. Toto je nový dôkaz, ktorý môže zmeniť klasické hypotézy o nemonogamii a sexuálnom výbere v evolúcii.

Naša práca ukazuje, že keď vedci študujú sexuálny výber v budúcnosti, musíme myslieť nielen na veľkosť študovaných vlastností, ale aj na to, ako rýchlo sa menia.

Tento článok bol pôvodne publikovaný na The Conversation od Nicole Creanza a Kate Snyder. Prečítajte si pôvodný článok.