Po prostu nie mogę się doczekać, aby znów wyruszyć w trasę

Darwina dręczył fakt, że dobór naturalny nie potrafił wyjaśnić oczywistych różnic między samcami (producentami wielu małych komórek rozrodczych lub gamet – plemników) a samicami (producentami mniejszej liczby większych gamet – jaj) u wielu stworzeń. Dlaczego miałoby tak być, że samce lwów mają grzywy, samce jeleni mają masywne poroże, wiele samców ptaków ma jasne i kolorowe upierzenie, podczas gdy ich żeńskie odpowiedniki nie mają żadnej lub mają stonowane wersje tych cech? Co gorsza, wydaje się, że niektóre cechy utrudniają przeżycie, a zatem nie mogą być wyjaśnione przez dobór naturalny. Darwin dał upust swojej irytacji w liście do amerykańskiego botanika Asy Gray: „widok trenu pawia przyprawia mnie o mdłości za każdym razem, gdy na niego patrzę”.

Ale brak uwagi nie trwał długo, ponieważ Darwin rozwinął teorię doboru płciowego w kolejnej książce: O pochodzeniu człowieka (1871). Pisał w niej, że cechy niektórych osobników (samców lub samic) dają im przewagę nad osobnikami tej samej płci wyłącznie w kwestii reprodukcji, mimo że cechy te mogą być niekorzystne dla przeżycia. Dla psychologa Geoffreya Millera „dobór naturalny polega na życiu wystarczająco długo, aby móc się rozmnażać; dobór płciowy polega na przekonywaniu innych do kojarzenia się z tobą”.

[Jerry A Coyne: Uwaga dla czytelników: wielu biologów, w tym ja, postrzega dobór płciowy jako podzbiór doboru naturalnego; oba obejmują powtarzalną, zróżnicowaną reprodukcję wariantów genów zależnie od wpływu, jaki wywierają na swoich nosicieli („nośniki”)]

W O pochodzeniu człowieka Darwin chciał przedstawić dowody na to, że zasady ewolucyjne – w tym dobór płciowy – mają zastosowanie do ludzi. Ta karykatura z magazynu „Fun” (1872) kpi z jego pomysłów. Podpis głosi: To znowu kłopoty naszej małpy – żeński potomek morskiej żachwy: „Darwinie, mów, co chcesz o człowieku; ale chciałbym, żebyś zostawił moje emocje w spokoju ”:

Dobór płciowy miał działać na dwa sposoby: poprzez bezpośrednią rywalizację między samcami (lub rzadziej między samicami), tak aby konkurenci stawali się więksi i zdobywali efektowne ozdoby lub broń, albo przez wybór samic (lub rzadziej przez wybór samców), gdzie wybierani są partnerzy na podstawie ich postrzeganych zalet jako materiału rodzicielskiego. W przypadku pawia samica wybrałaby samca z najbardziej ekstrawaganckim trenem, który wskazuje na witalność, zdrowie, umiejętności przetrwania i tak dalej. Pokazując swój barwny wachlarz, samiec sygnalizuje samicy, że jej potomstwo miałoby większe szanse na przeżycie, gdyby był ich tatą.

Rysunek z O pochodzeniu człowieka, przedstawiający samca (u góry) i samicę chrząszcza o trafnej nazwie Atlas (Chalcosoma atlas):

Dla Darwina różnice morfologiczne między samcami i samicami (dymorfizm płciowy) są oczekiwanymi konsekwencjami doboru płciowego. Od tego czasu dowody sugerują, że selekcja nie oparta na rywalizacji wewnątrzpłciowej lub wyborze partnera może również prowadzić do dymorfizmu płciowego. Na przykład u niektórych ptaków różnice między samcami a samicami w morfologii dziobu wydają się być wynikiem odmiennych nawyków żerowania (np. Tomotani i in., 2022). Obecny pogląd jest taki, że dymorfizmy płciowe, wyrażone jako różnice w wyglądzie, wewnętrznej morfologii i funkcjach biologicznych, są wynikiem wszystkich nacisków selekcyjnych – doboru naturalnego i jego podgrupy, doboru płciowego – na samców i samice.

Dymorfizm płciowy jest jedną z najbardziej rozpowszechnionych cech niektórych roślin i wielu zwierząt, a jego konsekwencje są daleko idące. Dla nas, ludzi, poza oczywistymi różnicami w wielkości, masie mięśniowej i rozmieszczeniu tłuszczu, mężczyźni i kobiety różnią się ryzykiem zarażenia się niektórymi chorobami, wchłanianiem leków, odpowiedzią na terapie i szczepienia i tak dalej. Dlatego coraz częściej od badaczy zajmujących się zdrowiem wymaga się rozróżnienia płci badanych w badaniach klinicznych (np. Willingham, 2022).

Naturalnie, dymorfizm płciowy występuje również u pszczół i przejawia się przede wszystkim w ich haplodiploidalnym systemie determinacji płci, w którym z niezapłodnionych jaj powstają samce, a z jaj zapłodnionych samice. Ale dymorfizm pszczół wyraża się również w szeregu cech, takich jak rozmiar ciała, morfologia, ubarwienie, fizjologia i zachowanie, wszystkie atrybuty związane z rolami, jakie każda płeć odgrywa w przetrwaniu gatunku. Samice zajmują się budową gniazd i dostarczaniem czerwiu; w przypadku gatunków społecznych, takich jak pszczoła miodna (Apis spp.) i trzmiele (Bombus spp.), utrzymują i bronią gniazda. Samce natomiast kierują się jednym głównym celem: poszukiwaniem samic i kopulowaniem z nimi. Nie mają więc struktur przenoszących pyłki ani żądeł. Ten dość wąski plan życiowy nie pomógł reputacji samców, których nazwano leniwymi, jadącymi na gapę dawcami nasienia. Ale trutnie (samce pszczół miodnych) pomagają w utrzymaniu ula w dobrym stanie, a samce wielu gatunków są lepszymi zapylaczami niż ich żeńskie odpowiedniki.

Tylne nogi samca (L) i samicy pszczoły, które mają skopę (szczoteczkę) – skupisko sztywnych włosów do zbierania pyłku © Chelsey Ritner, Exotic Bee ID, USDA:

Samce wielu gatunków pszczół mają jeszcze jedną cechę, która może być istotna dla ochrony gatunku przed zaburzeniami siedliska: są niepowstrzymanymi wędrowcami.

Większość pszczół jest samotnicza (każda samica buduje własne gniazdo) i filopatryczna, co oznacza tendencję do pozostawania lub powrotu do miejsca swojego pochodzenia. Samice wolą gniazdować w pobliżu miejsca urodzenia, ponieważ gdzie indziej może brakować pożywienia lub dobrych miejsc do gniazdowania – po co ryzykować z nieznanym? Ta tendencja do pozostawania w miejscu może skutkować ogromnymi skupiskami gniazd (np. łusarek lucernowy, Nomia melanderi). Ale filopatria prowadzi do chowu wsobnego, co nie wróży dobrze przyszłości populacji. Samce jednak, które nie mają domu ani potomstwa, którymi muszą się opiekować, mogą odlecieć w poszukiwaniu partnera poza starą, nudną okolicę. Pociąg seksualny jest regulowany przez feromony, a samce niektórych gatunków, takich jak lepiarki wiosenne (Colletes cunicularius) wykazują preferencję dla zapachów wytwarzanych przez samice z innych populacji (Vereecken i in., 2007).

Samiec lepiarki wiosennej szukający miłości gdzie indziej © Aiwok, Wikimedia Commons:

Pszczoła cukrowa (Tetragonula carbonaria), bezżądły gatunek endemiczny dla Australii, wykazuje zdolności samców do rozpraszania się. Wędrują średnio 2-3 km od swoich gniazd, co jest ponad dwukrotnie większym zasięgiem od samic, aby znaleźć partnerkę; niektóre samce pokonują 20 km, około 30 razy więcej niż zasięg samic (Garcia Bulle Bueno i in., 2022). Rozproszenie na duże odległości powoduje, że samce przenoszą materiał genetyczny z jednej populacji do drugiej, co jest szczególnie ważne, jeśli siedlisko gatunku zostało rozdzielone przez działalność człowieka.

Pszczoła cukrowa © Ken Walker, Museum Victoria, Wikimedia Commons.

Rolę wędrówek samców w zmniejszaniu skutków chowu wsobnego wywnioskowano ze struktury genetycznej populacji pszczoły gipsowej (Colletes inaequalis) w siedlisku miejskim/podmiejskim w Nowym Jorku, USA (López-Uribe i in., 2015). Pszczoła ta jest samotnikiem, ale samice gniazdują blisko siebie w skupiskach do 100 gniazd/m². Pobrane pszczoły miały większe podobieństwo genetyczne w skupiskach gniazdowych niż pszczoły wybrane losowo, co jest oczekiwaną konsekwencją filopatrii. Nie było jednak śladów chowu wsobnego wśród 11 skupisk gniazdowych rozłożonych na około 40 km², co jest wskazówką na wymianę genetyczną między nimi. Co więcej: w skupiskach gniazd samice były genetycznie bardziej powiązane niż samce, co jest oznaką migracji z różnymi rozmiarami migracji zależnie od płci. Te analizy DNA elegancko sugerują, że samce są głównymi arbitrami przepływu genetycznego wśród nierównych populacji pszczół gipsowych.

Samica pszczoły gipsowej przy wejściu do swojego gniazda. B: Agregacja gniazdowa © López-Uribe et al., 2015.

Dymorfizm płciowy przypisywano w dużej mierze konkurencji wewnątrzgatunkowej, często w postaci samców walczących ze sobą o samicę lub możliwość wyboru samic. Ale dymorfizm płciowy ma stronę kooperacyjną: pozwala samcom i samicom specjalizować się w tym, co robią najlepiej, czy to w opiece nad młodymi, znajdowaniu pożywienia, obronie terytorium i tak dalej. W przypadku pszczół samce robią swoje, włócząc się dookoła. A to skutkuje zmniejszeniem stopnia chowu wsobnego gatunku.

Reader’s wildlife photos

Why Evolution Is True, 24 października 2022

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska

Athayde Tonhasca Júnior jest brytyjskim entomologiem.