O pochodzeniu kolorowych twarzy małp

Słyszę. Jest to głośny, skrzeczący dźwięk w tle naszej rozmowy telefonicznej.

“To wkurzona samica rezusa” – wyjaśnia.  

Rezusy często występują w eksperymentach laboratoryjnych, ale ta szczególnie głośna samica jest częścią grupy żyjącej dziko w Portoryko. Bada je Higham, antropolog z New York University. Interesują go ich twarze, które różnią się kolorami od bladoróżowego do jaskrawoczerwonego. Konkretnie zaś chce się dowiedzieć, czy samice taksują samców według intensywności koloru.

“Stoję około 5 metrów od niecałkiem dorosłego samca, który był z 3-letnią samica i oni często kopulują – opowiada. – Jest tu dużo innych małp i wielkie, niebieskie morze Karaibskie wokół”. Jak na pracę terenową nie wygląda to na ciężką harówkę.

Nie da się powiedzieć tego samego o innej grupie małp z barwnymi twarzami, które bada Higham - o koczkodanach. Te afrykańskie małpy znane są ze swoich pięknych i różnorodnych twarzy. Koczkodan nadobny ma białe wąsy i brodę i pomarańczowe słońce na czole. Koczkodan czubaty: ciemne powieki, czarny czub, para białych pasm na czole i bujna złota broda. Koczkodan czerwononosy: różowy nos pijaka, ciemny wał nad oczodołami, białe kępki wokół oczu i czerwone uszy. Każdy gatunek koczkodana, a jest ich między 24 a 36, ma własne, wyróżniające się oznaki na twarzy.

Dlaczego?

W latach 1980. zoolog James Kingdon wysunął tezę, że rozpoznają one członków własnego gatunku po twarzach. Wiele z tych małp żyje w tym samym miejscu, a niektóre podróżują w dużych, mieszanych grupach. Razem żyją, żerują i pilnują się przed drapieżnikami, ale kiedy przychodzi pora kojarzenia się, twarze pozwalają im na znalezienie partnera własnego rodzaju.

Miało to sens; testowanie jednak jest trudne. Przede wszystkim, koczkodany żyją w koronach lasu i poruszają się szybko. Trudno przyjrzeć się ich twarzom, nie mówiąc już o obserwowaniu, jak przypatrują się wzajemnie swoim twarzom.

Ich wzory są skomplikowane, jak więc obiektywnie je porównywać? Jeśli dwa koczkodany mają żółte bokobrody i różowe nosy, ale inaczej ukształtowane czoła i oczy innego koloru, to czy są podobne? Trochę różne? Bardzo różne? Ludzie są bardzo nieudolni w takich zadaniach; musimy ograniczyć się do porównywania konkretnych rysów, co frustrowało Kingdona.

Higham wybrał inną metodę. Razem z postdoktorantem Williamem Allenem zrobił setki zdjęć 22 gatunków koczkodanów w różnych zoo i rezerwatach przyrody i zanalizował je techniką eigenface - programem rozpoznawania twarzy  wypracowanym w latach 1980. Potrafi on określić ilościowo, jak różne są dwie twarze przez porównywanie wielu rysów równocześnie.

Ta technika ujawniła, że gatunki koczkodanów, które żyją razem, mają bardziej różniące się twarze. Wspiera to hipotezę Kingdona, że barwne palety twarzy pomagają sąsiadującym ze sobą małpom na rozpoznawanie własnego rodzaju, mimo że żyją w tym samym lesie. W odróżnieniu od tego, gdyby twarze były adaptacjami do czegoś w środowisku małp – na przykład, poziomu światła – wtedy gatunki żyjące razem byłyby bardziej podobne. W rzeczywistości jest odwrotnie.

Następnie Higham i Allen chcieli wiedzieć, czy małpy potrafią zdobyć więcej informacji oglądając wzajemnie swoje twarze. Czy koczkodany potrafią określić wiek lub płeć drugiego koczkodana? Czy potrafią rozpoznawać jednostki tak jak my?

Użyli programu komputerowego do dwupoziomowego przeanalizowania 541 zdjęć z tego samego miejsca: albo wzór ogólny, albo konkretne rysy – jak jaskrawość, kolor, kształt lub rozmiar brwi i plamki na nosie. Chcieli zobaczyć, czy program potrafi w oparciu o te cechy klasyfikować małpy według wieku, płci lub rozpoznawać je jako jednostki. Na przykład, czy po obejrzeniu zdjęć różnych małp program potrafi zidentyfikować jedną z nich na nowym zdjęciu? A także, czy po zobaczeniu zdjęć małp obu płci potrafi powiedzieć, czy nowa małpa jest samcem, czy samicą?

Program oblał testy zarówno wieku, jak płci – najwyraźniej nie ma niczego w twarzy koczkodana, co ujawnia te cechy. Wypadł jednak świetnie w rozpoznawaniu zarówno gatunku, jak jednostek. To pierwsze nie jest zaskakujące, ale to drugie jest.

Jak sugerował Kingdon i jak potwierdził Higham, koczkodany żyjące razem wyewoluowały tak różny wygląd, jak to możliwe. Potrzeba różnic między gatunkami powinna ograniczać różnice wewnątrz gatunków. „Jeśli twój wygląd różni się bardzo od innych z twojego gatunku, ryzykujesz, że wezmą cię za coś innego” – Mówi Higham. Ten rodzaj „stabilizującego doboru” powinien prowadzić do wyraźnie różniących się gatunków, ale bardzo podobnych jednostek – niemniej odkryto coś innego. Jeden koczkodan potencjalnie może rozróżniać swoich sąsiadów jednym rzutem oka.

Oczywiście nie ma gwarancji, że to, co widzi program, jest tym, co rzeczywiście widzą koczkodany. Higham przeprowadza obecnie pewne eksperymenty, żeby zobaczyć, czy różnice, które potrafi odkryć komputer, istotnie są oczywiste dla samych małp. Próbuje nawet dronów, żeby sprawdzić, czy da się przyjrzeć bliżej koczkodanom, kiedy skaczą po koronach drzew.

Tymczasem uważa, że jego metoda może być szeroko przydatna dla naukowców, którzy badają sygnały zwierząt: „Jest wiele prac nad sygnałami kolorem u zwierząt i wiele z nich jest dość prostych, jak: Plamki tej jaszczurki wahają się od bladoróżowego do jaskraworóżowego. Ale wiele tych sygnałów jest bardzo skomplikowanych. Jak więc je zmierzyć?” Uczenie się komputerowe daje możliwość. “Działa to niezależnie, czy chodzi o koczkodana, osę, czy muchodławkę rajską, czy właściwie cokolwiek”.

Źródła: Allen, Stevens & Higham. 2014. Character displacement of Cercopithecini primate visual signals. Nature Communications. http://dx.doi.org/10.1038/ncomms5266

Allen & Higham. 2015. Assessing the potential information content of multicomponent visual signals: A machine learning approach. Proc Roy Soc B. http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2014.2284

On the origin of colourful monkey faces

Phenomena/Not Exactly Rocket Science, 5 lutego 2015

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska