Czasami gwoździe, koparki, straż, czasami lalki, wstążki, makijaż

Profesor psychologii Frank A. Beach (1911-1988) uznał tę raczej nieprawdopodobną anegdotę za idealny model do nazwania szeroko rozpowszechnionego zjawiska wśród zwierząt: efektu Coolidge'a, który polega na zwiększonym zainteresowaniu seksualnym samców, gdy dostępna jest nowa samica, niezależnie od dostępności jego poprzednich partnerek – zachowanie rzadko obserwowane w przypadku samic. Zaproponowano biologiczne wyjaśnienie tego szokującego przejawu męskiego szowinizmu.

Termin „gonochoryzm” sprawia, że szukamy słownika, mimo że jedną z pierwszych rzeczy, których nauczyliśmy się na lekcjach o ptakach i pszczołach – lub których uczyliśmy się zanim ideologiczna gangrena zatruła Fakty i Rzeczywistość – jest to, że nasz gatunek jest gonochoryczny (lub dwupienny), to znaczy ma dwie płcie: płeć męska produkuje lub jest przygotowana do produkcji gamet (komórek rozrodczych) zwanych plemnikami, podczas gdy płeć żeńska jest przystosowana do wytwarzania gamet zwanych komórkami jajowymi. Punktem kulminacyjnym lekcji było odkrycie, że niektóre rodzaje igraszek mogą skutkować połączeniem tych dwóch typów gamet i powstaniem dzieci.

W późniejszym życiu, kiedy braliśmy udział w kursach biologii, powiedziano nam, że wiele roślin i niektóre zwierzęta są hermafrodytami (wytwarzają gamety męskie i żeńskie), podczas gdy inne organizmy nie potrzebują płci do rozmnażania. Jednak przeważająca większość zwierząt, a także wszystkie ssaki i ptaki, są płciowo binarne: wytwarzają gamety męskie lub żeńskie – pomijając rzadkie przypadki osobników, które nie pasują do żadnej kategorii. I u ludzi po szparagi, czyli praktycznie u wszystkich organizmów wielokomórkowych, gamety żeńskie są większe – często znacznie większe – niż gamety męskie; to znaczy, że są anizogamiczne: te dwa typy różnią się rozmiarem i kształtem. A anizogamia ma wiele wspólnego z efektem Coolidge’a.

Ponieważ plemniki są stosunkowo małymi, energetycznie tanimi gametami, samce mogą sobie pozwolić na ich produkcję i dystrybucję dużej ilości. Kopulując z jak największą liczbą samic, samce zwiększają swoje szanse na przekazanie genów. Jeśli męska gameta trafi do nieodpowiedniej samicy, nie stanowi to wielkiego problemu: w morzu jest znacznie więcej ryb. W przypadku samic to tak nie działa. Wkładają dużo energii w swoje jaja, które są gigantyczne w porównaniu do plemników. Zatem samica może wyprodukować tylko kilka z nich w ciągu swojego życia. Dodając okres ciąży i czas spędzony na opiece nad potomstwem, samice mają znacznie niższą zdolność rozrodczą. Ponieważ inwestują znacznie więcej w produkcję zarodka niż samce, muszą dobrze dobierać partnerów, aby zmaksymalizować swoje szanse na sukces; jeśli ich Romeo są słabi i niezdolni, samice mogły zmarnować cały swój potencjał reprodukcyjny. W przypadku samic liczy się jakość, a nie ilość.

Nareszcie razem. Ludzka męska komórka płciowa (plemnik) penetrująca ludzką komórkę jajową. Plemnik jest około 100 000 razy mniejszy niż komórka jajowa. Obraz w domenie publicznej, Wikimedia Commons.

Te cechy biologiczne stanowią silną zachętę do poligynii, systemu kojarzenia, w którym samiec ma wiele partnerek seksualnych, podczas gdy samica kojarzy się z jednym lub kilkoma samcami. Poligynia jest najczęstszą strategią godową kręgowców; około 90% gatunków ssaków jest poligynicznych. Te samce są, podobnie jak kogut Coolidge’ów, zawsze gotowe na nową romantyczną przygodę.

Angus John Bateman (1919–1996), botanik zajmujący się muszkami owocowymi, odkrył jedną ważną konsekwencję efektu Coolidge’a. W przypadku większości gatunków poligynicznych niewielka liczba samców monopolizuje samice i uniemożliwia kopulację innym samcom. Oznacza to, że niektóre samce odnoszą duże sukcesy w reprodukcji, podczas gdy wiele innych nie osiąga żadnego sukcesu. W przypadku samic sytuacja jest bardziej przewidywalna: większość będzie kopulować – zadba o to kilku odnoszących sukcesy samców. W rezultacie sukces reprodukcyjny samców jest bardziej zmienny niż samic.

Zwycięzca bierze wszystko: podczas gdy jeden jeleń szlachetny (Cervus elaphus) trzyma haremy liczące do 20 łań, inne samce nie mają żadnych partnerek © Keven Law, Wikimedia Commons.

Biolog ewolucyjny Robert Trivers i informatyk Dan Willard (1948-2023) zagęszczają fabułę, proponując, że różnice w sukcesie reprodukcyjnym mogą wpływać na proporcje potomstwa płci męskiej i żeńskiej. Trivers i Willard argumentowali słusznie, że synowie i córki samic w dobrej kondycji (to znaczy dobrze odżywionych, zdrowych i niepodlegających presji konkurencji) również będą w dobrej kondycji, podczas gdy synowie i córki samic w złej kondycji (niedożywionych lub osłabionych przez pasożyty lub konkurentów) również będą w złym stanie. Kiedy jednak sukces reprodukcyjny jednej płci – samców w przypadku gatunków poligynicznych – jest bardziej zmienny niż drugiej płci, pojawiają się rozbieżne strategie. Z ewolucyjnego punktu widzenia silnym, zdrowym samicom opłaca się mieć wielu synów, którzy często łączą się w pary i dają matce mnóstwo wnuków. Z drugiej strony córki są mniej obiecującą inwestycją, ponieważ pomimo tego, że są tak silne jak matka, ogranicza je niski współczynnik reprodukcji. Ale jeśli matka jest w złym stanie, posiadanie córek byłoby lepszym rozwiązaniem, ponieważ pomimo tego, że jest słaba jak matka, te, które dożyją dorosłości, prawdopodobnie spłodzą potomstwo. Z drugiej strony słabi synowie mogą nigdy  nie rozmnażać się, ponieważ nie dorównaliby samcom w dobrej kondycji (Trivers i Willard, 1973). Innymi słowy, gdy sprawy się pogarszają, lepiej mieć więcej córek niż synów. Ta strategia rozkładania ryzyka jest formą biologicznego zabezpieczenia się w celu maksymalizacji przystosowania i stosuje się również do sytuacji poza poligynią ssaków. Jeśli sukces reprodukcyjny samic jest bardziej zmienny, w trudnych sytuacjach powinniśmy spodziewać się większej liczby synów niż córek.

Przedstawienie hipotezy Triversa-Willarda dla gatunków poligynicznych. Niskiej jakości samice odnoszą większe sukcesy niż niskiej jakości samce, ale wysokiej jakości samce odnoszą większe sukcesy niż wysokiej jakości samice © Shyu & Caswell, 2015.

Hipoteza Triversa – Willarda wyjaśnia częste zjawisko wśród zwierząt: zaburzanie proporcji płci. Teoretycznie gatunek powinien produkować mniej więcej taką samą liczbę synów i córek (stosunek 1:1), aby zachować długoterminową stabilność. Jest to znane jako zasada Fishera – chociaż sprawiedliwiej byłoby nazwać ją „zasadą Cobba” na cześć prawnika i biologa-amatora Johna Cobba (1866–1920), który jako pierwszy ją zaproponował (Gardner, 2023 ) (praca Cobba jest praktycznie nieznana dzisiaj, a naukowcy z Kościoła Przebudzonych wpadliby w szał na cytowanie jego artykułu opublikowanego w „The Eugenics Review”).

Hipoteza Triversa – Willarda wywarła ogromny wpływ na biologię ewolucyjną. Ich przewidywania zostały poparte badaniami na wielu gatunkach, chociaż uniwersalność hipotezy była przedmiotem debaty i kwestionowania. Niemniej hipoteza ta zachęciła do wielu badań teoretycznych i empirycznych na temat alokacji płci. Cała ta praca ujawniła, że różnice w sukcesie reprodukcyjnym między płciami nie są jedynym czynnikiem wpływającym na nierówność proporcji płci. Pożywienie, wiek matki, wielkość miotu, gęstość zaludnienia, pogoda lub inne czynniki środowiskowe lub fizjologiczne mogą skłonić samice do dostosowania proporcji płci u potomstwa w celu maksymalizacji sprawności.

Brytyjska piramida wieku i płci ilustrująca rozkład populacji według grup wiekowych i płci. Stosunek liczby mężczyzn do kobiet w chwili urodzenia wynosi 1,05, a w przypadku osób w wieku 65 lat i starszych zmienia się na 0,73 © Kaj Tallungs, Wikipedia.

Okazuje się, że dostępność pożywienia jest ważnym czynnikiem wpływającym na dostosowanie proporcji płci w przypadku jednej grupy zwierząt o ogromnym znaczeniu ekologicznym i gospodarczym: pszczół gniazdujących samotnie. Większość z około 20 tysięcy znanych gatunków pszczół buduje swoje gniazda w ziemi, ale około 30% z nich wybrało inną ścieżkę w sprawie warunków mieszkaniowych. Zajmują lub rozszerzają naturalnie występujące wnęki, takie jak szczeliny pod kamieniami lub między nimi, pęknięcia w ścianie, dziury w martwym drewnie, wydrążone łodygi i kora drzew, przekształcając je w przytulne, bezpieczne środowisko do wychowywania młodych.

Podobnie jak wszystkie pszczoły gniazdujące samotnie, przez niewielką część swojego życia, czasami kilka tygodni, przebywają na skrzydłach. Po kryciu każda samica spędza swoje krótkie dorosłe życie niestrudzenie zaopatrując swoje gniazdo w pyłek i nektar, aby zapewnić pożywienie potomstwu. To wyścig z czasem i pokonywanie przeszkód, takich jak zła pogoda, konkurencja, niedobór kwiatów, szkodniki i pasożyty. Sukces reprodukcyjny zależy od ilości pożywienia dostępnego dla młodych, a decydującym czynnikiem może być płeć. Samice pszczół – jak u większości owadów – są na ogół większe od samców, dlatego potrzebują więcej pożywienia. Ponieważ ci wielcy zjadacze mogą stanowić zagrożenie dla przetrwania, warto trochę pomajsterkować.

Sztuczne gniazdo murarki ogrodowej (Osmia bicornis) z komórkami czerwiowymi dobrze zaopatrzonymi w pyłek.

Para murarek ogrodowych. Samica jest o 20–25% większa od samca © Aka, Wikimedia Commons.

Pszczoła murarka sadownicza (Osmia lignaria), gatunek gniazdujący w jamach pochodzący z Ameryki Północnej, jest cenionym zapylaczem kilku drzew owocowych. We wczesnym okresie lęgowym, kiedy pyłku i nektaru jest najwięcej, a matka jest w doskonałej formie, jej potomstwo składa się głównie z samic. W miarę upływu sezonu kwiatów jest coraz mniej, więc musi ciężej pracować, aby zaopatrzyć swoje gniazdo. Obecnie proporcja płci przechyla się w stronę mniejszych samców, którzy mają większe szanse na przeżycie, ponieważ potrzebują mniej pożywienia (Torchio i Tepedino, 1980).

Scenariusz jest podobny w przypadku spokrewnionej z nią pszczoły murarki ogrodowej (Osma bicornis), gatunku euroazjatyckiego, ale tutaj rolę odgrywają pasożyty. W miarę upływu sezonu lęgowego samice stają się mniej wydajne i zdobywanie pożywienia zajmuje im więcej czasu, co stwarza możliwości dla pasożytów atakujących gniazda. Samice radzą sobie z tym problemem zmniejszając ilość przechowywanej żywności, co powoduje odpowiednie przesunięcie proporcji płci w stronę mniej wymagających synów (Seidelmann, 2006). W przypadku australijskiej endemicznej pszczoły banksja (Hylaeus alcyoneus) rosnący niedobór pożywienia powoduje zmniejszenie masy ciała czerwia i zmianę proporcji płci. Jednak w przeciwieństwie do dominującego wzorca występującego u pszczół, samce pszczół banksja są znacznie większe niż samice. Nic więc dziwnego, że pod koniec sezonu energetycznie tańsze córki stają się liczniejsze (Paini i Bailey, 2002). Inne pszczoły gniazdujące w jamach również wykazują spadek wydajności żerowania w miarę upływu sezonu, a zmiany te powiązano ze zmniejszeniem wielkości ich potomstwa i zmianami w proporcjach płci.

Sezonowe zróżnicowanie proporcji płci wyłaniających się dorosłych pszczół banksja (stosunek płci = liczba samców/całkowita liczba wyłaniających się dorosłych osobników) © Paini i Bailey, 2002 .

Samiec pszczoły banksja. W miarę upływu sezonu stają się coraz rzadsze na obszarach przybrzeżnych południowej Australii © The Packer Lab, Wikimedia Commons.

Fakultatywne, zależne od sytuacji przesunięcie proporcji płci jest niezwykłym narzędziem przetrwania. Zdolność do szybkiego przechylenia równowagi płciowej potomstwa może zadecydować o sukcesie gatunku. W bezlitosnych warunkach wielkiej natury, gdzie długoterminowe istnienie zależy od umiejętności przystosowania się do zmian, chłopcy i dziewczęta nie zawsze są tak samo cenieni: w takich chwilach konieczny jest wybór Zofii.

Notatka JAC: Aby nadać temu ewolucyjno-genetyczny połysk, zmiany proporcji płci pod wpływem warunków środowiskowych lub innych są wynikiem ewolucji. Oznacza to, że osobniki posiadające geny umożliwiające im dostosowanie proporcji płci w sposób adaptacyjny pozostawiają więcej kopii swoich genów niż osobniki, które nie mogą dostosować proporcji płci u swojego potomstwa. Albo, mówiąc jeszcze dokładniej, geny, które w sposób adaptacyjny wpływają na proporcję płci, pozostawiają więcej swoich kopii niż geny, które tego nie potrafią.

Link do oryginału: https://whyevolutionistrue.com/2024/03/25/readers-wildlife-photos-2080/

Why Evolution Is True, 25 marca 2024

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska

Athayde Tonhasca Júnior jest brytyjskim entomologiem.