Природа не идеальна: осы-фигурные пытаются сбалансировать соотношение полов для выживания, но они могут ошибаться.

Телевизионные и научные программы часто подчёркивают совершенство эволюционных черт

Отец эволюции через естественный отбор, Чарльз Дарвин, предупреждал, что эволюция будет порождать особенности и «промахи», отражающие историю происхождения.

Наше недавнее исследование из Национального парка Крюгера в Южной Африке подтверждает это

Группа поведенческих экологов обнаружила, что поведение некоторых ос-фигурных, долгое время считавшихся примерами точной адаптации, далеко от совершенства.

Предыдущие исследования ос-фигурных и других паразитических ос в целом были сосредоточены почти исключительно на совершенстве конструкции

Целью нашей работы было изучить случай, когда мы ожидали увидеть «несовершенства» из-за необходимых компромиссов и наследия истории.

Наше исследование было сосредоточено на Ceratosolen arabicus, крошечной осе (около 2,5 мм в длину), которая опыляет платановые инжиры

Для простоты мы будем называть их «опылителями».

В течение многих лет исследователи восхищались тем, как опыляющие осы-фигурные, такие как C. arabicus, корректируют процентное соотношение своих потомков мужского пола (их половые соотношения) с почти математической точностью, чтобы максимизировать свой репродуктивный успех

Но предыдущее исследование показало, что, когда опылитель делит инжир с другим видом ос, он может неправильно «скорректировать» своё половое соотношение, как если бы это была самка его собственного вида.

Для нашего исследования мы позволили опылителю откладывать яйца самостоятельно или вместе с галловой осой (Sycophaga sycomori) или осой-кукушкой (Ceratosolen galili)

Эти виды, как и опылители, заползают в инжир, чтобы отложить яйца, и могут вызывать неправильную реакцию.

Мы использовали статистический подход, чтобы определить, насколько хорошо различные гипотезы объясняют вариативность данных

Мы обнаружили, что другие два вида ос действительно нарушают механизм опылителей по точному производству полового соотношения. Опылители теряют до 5% своих потенциальных внуков, когда делят инжир с галловой осой, и 12%, когда делят его с осой-кукушкой.

Тем не менее, опылители выживали миллионы лет, и не ожидается, что они вымрут из-за этой потери внуков

Учитывая такой «недостаток» в черте, которая казалась совершенной, биологи должны ожидать увидеть множество «ошибок проектирования» в жизни, если мы будем их искать.

В каждом инжире одна или несколько матерей-опылителей откладывают все свои яйца

Потомство матери или матерей вылупляется внутри инжира и спаривается внутри. Когда потомство матери или матерей созревает, они спариваются внутри инжира, что означает, что братья обычно спариваются с сёстрами. В отличие от этого, спаренные самки покидают свой «родительский» инжир и рассеиваются, чтобы начать цикл заново. Но важно то, что самки конкурируют с неродственными самками за новые инжиры для откладывания яиц.

Поэтому одинокая мать должна производить достаточно сыновей, около 10% от общего числа её выводка, чтобы все её дочери могли спариваться

У ос есть простой трюк для непосредственного контроля соотношения полов: неоплодотворённые яйца становятся сыновьями, а оплодотворённые — дочерьми.

Опылители используют два простых механизма для корректировки своего полового соотношения в ответ на присутствие других опылителей, но эти механизмы также запускаются другими видами

Давайте объясним первый механизм, используя аналогию с джином и тоником. Представьте, что бармен делает джин с тоником: сначала он наливает немного джина (сыновья), а затем наполняет остальное стекло тоником (дочери). Теперь представьте, что два бармена неосознанно делают джин с тоником в одном стакане. Они оба наливают немного джина, а затем доливают тоник. В результате получается более крепкий напиток с большим количеством джина.

Опылители-матери поступают аналогично. Они склонны откладывать яйца-самцы первыми, а затем постепенно переходят к откладыванию самок

Мы называем это эффектом «ladies-last». Но когда присутствуют другие виды, такие как оса-кукушка, эта закономерность всё равно меняет половое соотношение, потому что второй вид уменьшает общий размер стакана. Как следствие, опылитель в итоге откладывает меньше дочерей. Это можно увидеть на графике, перемещающемся справа налево по оси x.

Второй механизм работает иначе, но приводит к тому же проблемному результату

Он основан на активной корректировке соотношения полов. Хотя аналогия с джином и тоником не работает, это похоже на то, как каждый бармен добавляет больше, чем порцию джина, когда понимает, что в стакане есть второй бармен, смешивающий напиток.

Поскольку оба механизма продолжают работать ненадлежащим образом, когда присутствуют другие виды, соотношение полов становится ошибочно искажённым

В частности, соотношение полов одинокой матери сдвигается с 10% сыновей, когда она одна, до 16%, когда она с галловой осой, и до 26%, когда она с осой-кукушкой. Оно должно было остаться на уровне 10%.

Как гласит пословица исизулу: «Ikiwane elihle ligcwala izibungu», что буквально переводится как «Самый красивый инжир обычно полон червей»

Регулировка соотношения полов у опылителей рекламировалась как яркий пример того, как естественный отбор может идеально оптимизировать конструкцию биологических систем. Но это упрощение.

В реальности история черты и компромиссы между различными функциями черты могут направить эволюцию к несовершенным решениям

Например, здесь эволюция не «спроектировала» отдельные «решения» для сценариев с участием собственного вида и других видов. Вместо этого эволюция, по-видимому, оптимизировала его для средних условий, несовершенного, но работоспособного компромисса.

Такие компромиссы, вероятно, распространены в природе

Эволюция склонна не перепроектировать с нуля; скорее, она «подгоняет» то, что уже есть. В результате мы часто получаем решения, которые работают достаточно хорошо, а не идеально.

Так что в следующий раз, когда вы будете восхищаться чудом природы, помните: история редко бывает историей безупречного дизайна

Это история о несовершенных компромиссах, сформированных тем, что эволюция могла сделать с тем, что у неё было. И эта история гораздо богаче и реальнее, чем любое голливудское окончание.

Предоставлено The Conversation.

Источник