Cadangan penampilan baru pada asal-usul cara kehidupan sosial di haiwan • Alexey Gilyarov • Berita Sains tentang "Unsur" • Etologi, Evolusi

Pandangan baru mengenai asal usul kehidupan sosial dalam haiwan dicadangkan.

Perlindungan majalah AlamDi mana menerbitkan artikel yang sedang dibincangkan. Judul di pusat membaca: "Perkhidmatan sosial Bagaimana teori standard pemilihan semula jadi menerangkan evolusi eusosialitas"

Sehingga baru-baru ini, ia dipercayai bahawa eusociality – iaitu, bentuk kehidupan sosial haiwan di mana terdapat kasta pembiakan individu di bahagian dewasa penduduk dan kasta bukan pembiakan yang berfungsi – boleh timbul hanya sebagai cara untuk menyokong saudara dekat. Walau bagaimanapun, para saintis dari Universiti Harvard telah mencadangkan teori baru, mengikut mana kemusnahan mungkin muncul dengan kerjasama individu yang tidak berkaitan. Lebih penting lagi ialah ciri-ciri kitaran hayat dan tingkah laku haiwan yang pada dasarnya terdedah kepada perkembangan eusosial mungkin semasa evolusi mereka.

Contoh eusosialiti diberikan terutamanya oleh serangga sosial (semut, sesetengah lebah, anai-anai, dan sebilangan orang lain) dengan pembahagian kewajipan mereka yang berlainan antara anggota koloni yang berbeza. Walaupun tradisi lama mempelajari eusociality, tidak mudah untuk menjelaskan bagaimana ia dapat muncul dalam proses evolusi.Lagipun, penolakan peninggalan keturunan sendiri dan pengabdian hidup seseorang untuk menjaga keturunan orang lain (altruisme) bertentangan dengan gagasan pemilihan semula jadi. Hanya ciri-ciri yang diwarisi dari generasi ke generasi boleh dipilih, tetapi apa warisan sifat yang boleh kita bicarakan jika haiwan tidak meninggalkan keturunan. Kesukaran ini sebenarnya telah disedari oleh Darwin, yang cenderung untuk mempercayai bahawa unit pemilihan dari serangga sosial bukan individu, tetapi koloni yang membentuk sekitar menimbulkan wanita.

William Hamilton (William Donald Hamilton, 1936-2000) – pencipta teori kecergasan agregat, salah satu ahli teori evolusi terbesar pada separuh kedua abad kedua puluh. Foto dari users.ox.ac.uk

Satu langkah penting dalam kajian eusociality adalah kerja John Haldane (John Haldane), yang pada tahun 1950-an mencadangkan bahawa kemunculan altruisme dan variannya yang melampau, di mana terdapat penolakan pembiakan mereka sendiri untuk membantu individu pembiakan lain, adalah berdasarkan menjaga saudara dekat mempunyai banyak gen biasa dengan "penderma". Sehubungan itu, keprihatinan terhadap saudara-mara telah menjadi perhatian untuk pemindahan gen mereka sendiri kepada generasi akan datang.Kemudian, gagasan "pemilihan" (pemilihan kesejahteraan) telah diperincikan secara terperinci oleh teori teori evolusi terbesar pada separuh kedua abad kedua puluh, William Hamilton, dan dalam bentuk popular yang digariskan oleh Richard Dawkins dalam bukunya "The Selfish Gene" dan dalam karya-karya lain.

Untuk pencirian kuantitatif altruisme, Hamilton memperkenalkan konsep "kecergasan inklusif", iaitu jumlah "penderma" sendiri (altruist) dan kebugaran seseorang yang menjadi mangsa mangsa ini, didarabkan dengan tahap hubungan mereka. Gen alurisme mengikut teori ini akan disokong oleh pemilihan semulajadi jika: R > c/bdi mana R – tahap kekeluargaan (keterkaitan); c – kos (kos), yang dianggarkan sebagai kerosakan pembiakan, yang "penderma" (altruist) menyebabkan dirinya menjadi tindakan altruistik; a b – manfaat (faedah), yang dianggarkan sebagai kejayaan reproduktif yang diperoleh oleh mereka yang diarahkan tindakan altruistik. Tahap kekeluargaan ditakrifkan sebagai perkadaran gen biasa kepada "penderma" dan menerima altruisme. Sebagai contoh, altruisme haruslah bermanfaat sekiranya keuntungan yang diterima oleh saudara atau saudari adalah sekurang-kurangnya dua kali ganda daripada kos altruist (R = 1/2).Dan dalam hal sepupu – lapan kali (R = 1/8). Contoh ini dikaitkan dengan Haldane, yang, apabila ditanya apakah dia sudah bersedia memberikan nyawanya kepada abangnya, didakwa menjawab bahawa dia sudah bersedia untuk memberi dua saudara atau lapan sepupu.

Sehingga baru-baru ini, kemunculan eusosialitas dalam beberapa hymenoptera, khususnya, semut dan lebah, dianggap sebagai hujah yang paling meyakinkan yang memihak kepada realiti pemilihan umat. Gen-gen yang bertanggungjawab terhadap altruisme dalam serangga ini mudah tersebar kerana mekanisme penentuan jantina khusus di mana lelaki yang berkembang dari telur tidak bersertifikat mengandungi set kromosom haploid (tunggal), sementara wanita selalu diploid (mengandungi satu set kromosom berganda). Dengan mekanisme penentuan seks "haplo-diploid" (haplodiploid sistem penentuan jantina), anak-anak mendapat seluruh genom dari bapanya, dan separuh daripada ibu mereka. Pada masa yang sama, adik-beradik itu lebih kerabat (R = 3/4), berbanding anak perempuan yang berkaitan dengan ibu (R = 1/2).

Pemotong daun semut adalah contoh yang jelas mengenai serangga eusosial dengan pembahagian buruh yang jelas di antara kumpulan individu yang berbeza. Atas ke bawah: semut betina besar ("ratu") Atta vollenweideri dikelilingi oleh anak perempuan mereka – pekerja individu. Individu yang bekerja Atta sexdens menyeret serpihan daun potong. Kepingan daun dihantar ke ruang ("taman cendawan"), di mana mereka berfungsi sebagai substrat untuk kulat, miselium yang digunakan dalam makanan (pada gambar terbabit – semut Atta cephalotes). Foto © Bert Hölldobler. Memandangkan dalam artikel yang dibincangkan diAlam

Selepas kemunculan kerja teori sambungan Hamilton dengan eusociality haplo-diploid penentuan seks telah dianggap sebagai tidak tertakluk kepada mempersoalkan dogma, tetapi sebenarnya beberapa fakta dalam dogma ini tidak patut. Sebagai contoh, ia telah diketahui bahawa eusociality tidak terhad kepada beberapa Hymenoptera (semut, lebah), tetapi juga wakil-wakil kumpulan lain haiwan di mana semua individu adalah diploid dan tidak mempunyai mekanisme penentuan seks haplo-diploid. Ini adalah anai-anai, sesetengah pepijat, sesetengah udang dan juga satu spesies mamalia – tikus tahi lalat telanjang. Kehadiran mekanisme penentuan seks haplo-diploid saja tidak menjamin perkembangan eusosialiti. Terdapat puluhan ribu spesies Hymenoptera dengan cara yang sama untuk menentukan seks, tetapi mereka tidak mempunyai tanda-tanda eusociality.

Pengarang kerja yang dibincangkan di Alamyang mempersoalkan kesahihan teori Hamilton: matematik yang berurusan dengan biologi evolusi, Martin Nowak (jauh ke kiri) dan Corina Tarnuta, serta ahli Mirmekologi terbesar dan salah seorang pengasas sosiobiologi, Edward Wilson. Mereka semua bekerja di Universiti Harvard. Foto © Stephanie Mitchell / Jurugambar Staf Harvard dari news.harvard.edu

Kesukaran yang dihadapi oleh teori Hamilton baru-baru ini menjadi subjek analisis kritikal terperinci yang dilakukan oleh para saintis di Harvard University – ahli matematik Martin A. Nowak dan Corina E. Tarnita, yang bersama-sama mengarang ahli myrmecologist terkemuka (pakar semut) dan pada masa yang sama pengasas sosiobiologi, Edward Wilson (Edward O. Wilson). Dalam artikel yang disiarkan dalam jurnal AlamPara penyelidik, dalam bentuk yang sangat kategoris, menyatakan bahawa teori "kecergasan agregat" adalah tidak lebih dari satu model matematik tertentu yang harus ditinggalkan, kerana ia mempunyai beberapa batasan yang serius. Di samping itu, semua pertimbangan penyebab ketidakpuasanan, teori ini sebenarnya mengurangkan penilaian terhadap tahap kekeluargaan altruist dan orang yang menggunakan altruisme.Dalam suplemen yang luas untuk artikelnya, Novak dan rekan-rekannya mengembangkan pendekatan matematik yang lebih umum berdasarkan teori pemilihan semula jadi dan bebas daripada banyak anggapan yang tidak realistik teori Hamilton. Dalam perkembangan eusosialiti, penulis karya yang dibincangkan membezakan beberapa peringkat atau peringkat.

Peringkat pertama adalah pembentukan kumpulan individu dalam satu populasi yang, untuk satu sebab atau yang lain, tetap bersama di kawasan yang terhad dan oleh itu berada dalam hubungan rapat antara satu sama lain. Selalunya, kumpulan tersebut membentuk individu yang berada dalam sarang (atau lubang) yang sama, terkumpul di sekeliling sumber makanan bersama atau melakukan penghijrahan bersama (sering mengikuti pemimpin). Adalah penting bahawa ini bukan hanya bersamaan pada tahap tertentu kitaran hayatnya (misalnya, anak ayam dalam sarang), tetapi juga berusaha untuk bekerjasama dalam melindungi sarang atau sumber makanan. Kami hampir selalu mencari percubaan-percubaan seperti haiwan dengan elemen-elemen eusosialiti. Contohnya termasuk beberapa tawon dan lebah, aphids penjajah, thrips, udang, dan penggali lelaki telanjang. Dalam kebanyakan haiwan eusosial yang sebenar, pembentukan kumpulan bermula dengan satu wanita yang disenyawakan (hymenoptera) atau sepasang individu dewasa.Dalam teori "kecergasan agregat", kewujudan hubungan keluarga antara individu yang terlibat dalam kerjasama, dan dengan itu kemungkinan pemilihan keluarga dianggap wajib. Bagaimanapun, sebagai pengarang konsep baru menekankan, Kekeluargaan adalah akibatnya, bukan penyebab kecuaian. Pada peringkat awal pembentukan eusociality, ia tidak wajib.

Tahap kedua ialah pengumpulan tanda-tanda yang membuat peralihan kepada kecekapan sosial lebih cenderung. Ini "pra-adaptasi" kepada cara hidup sosial berlaku melalui pemilihan semula jadi biasa, yang bertindak pada tahap individu individu (dan bukan kumpulan). Contohnya ialah pembinaan sarang wanita tunggal, yang kemudiannya akan melindungi. Dalam sesetengah lebah yang bersendirian, elemen-elemen tingkah laku eusosial timbul jika, semasa proses percubaan, beberapa individu ditempatkan di ruang terkurung kecil. Kemudian satu lebah mula mengulangi apa yang sedang dilakukan oleh orang lain, yang ketiga menyertai mereka, dan sebagainya. Pembahagian buruh antara individu yang berlainan kelihatan muncul sebagai kesinambungan algoritma tertentu tingkah laku individu.Adalah diketahui bahawa lebah tunggal pertama melakukan satu tahap kerja, dan hanya setelah selesai ia bergerak ke seterusnya. Dengan perkembangan eusosialitas, algoritma ini ditunjukkan dalam fakta bahawa individu mula mengelakkan melakukan kerja yang dilakukan oleh orang lain. Sudah tentu, lebah dan tawon sudah nampaknya "dimulakan" pada pembahagian buruh kolektif itu, dan oleh itu anda hanya perlu menarik pencetus untuk memulakan peralihan cepat ke eusociality. Hymenoptera mempunyai satu lagi preadaptasi penting untuk eusociality, iaitu, menjaga keturunan masa depan – membina sarang, menyampaikan makanan di sana (misalnya, mangsa yang lumpuh), meletakkan telur di dalam sel yang sudah ada makanan untuk larva masa depan. Pada peringkat seterusnya – perlindungan larva, dan kadang-kadang memberi makan.

Sesetengah haiwan tidak berkaitan dengan eusocial, tetapi menunjukkan unsur-unsur tingkah laku sosial. a – kumpulan udang Synalpheustinggal di rongga di dalam span. Seorang wanita pembiakan besar ditunjukkan dikelilingi oleh individu yang bekerja. Salah seorang pekerja udang menjaga pintu masuk kemurungan yang diduduki oleh kumpulan itu. b – lebah Dupleks Lasioglossummeletakkan telur dalam kincir yang digali khas. c – kumbang dewasa Pselaphacus dari keluarga jamur (Erotylidae), membawa larva mereka kepada kulat yang akan memberi makanan kepada mereka. Dalam ketiga-tiga kes ini, haiwan disimpan dalam kumpulan terpencil, yang boleh dianggap sebagai syarat yang diperlukan untuk pembangunan eusosial. Imej dari artikel dalam perbincangan Alam

Peringkat ketiga adalah penampilan, melalui mutasi atau rekombinasi, gen khusus yang bertanggungjawab untuk menjaga kelompok. Dalam "preadapted" Hymenoptera, mutasi tunggal sudah cukup yang akan membatalkan perintah terdahulu. Sebagai contoh, wanita matang seksual dan keturunannya harus tetap berada di sarang lama, enggan ditempatkan semula. Walaupun kita tidak menyedari gen yang bertanggungjawab untuk eusociality setakat ini, beberapa gen yang mengubah tingkah laku semut telah dijelaskan.

Jalan dari gaya hidup tunggal ke kolonial. a – sebahagian daripada sarang tawon Synagris cornuta: turun di bawah satu bahagian menunjukkan seorang wanita yang memakan larva dengan sekeping ulat; pada masa ini pelumba Pelanggar Osprynchotus duduk di luar dan menunggu masa yang sesuai untuk menyerang larva tawon. b – koloni tawon Polistri crinitusmenunjukkan ciri-ciri eusociality. Dalam kes ini, individu yang bekerja bersama-sama: mereka berjaya melindungi sarang dan memberi makan larva. Foto © Robert Jeanne dari artikel dibincangkan diAlam

Tahap keempat adalah kemunculan ciri-ciri baru (muncul) yang disebabkan oleh interaksi individu di koloni. Tanda-tanda ini menjadi objek penting pemilihan. Para penulis mencatat bahawa perbezaan dalam peranan pembiakan ibu bapa dan keturunan bukan pembiakan boleh ditentukan bukan oleh gen yang berlainan, tetapi oleh kesedaran fenotip yang berbeza bagi gen yang sama, bergantung kepada keadaan luaran. Tanah jajahan boleh dianggap sebagai individu bebas, sejenis "superorganisme".

Peringkat kelima, terakhir adalah pemilihan di peringkat koloni, yang dalam spesies eusosial yang paling maju dapat mengubah kedua-dua siklus hidup dan sistem kasta.

Para penulis tidak mempengaruhi tingkah laku sosial manusia, tetapi perhatikan, tentu saja, terdapat persamaan tertentu antara evolusi eusosialitas binatang dan apa yang diamati dalam masyarakat manusia.

Sumber: Martin A. Nowak, Corina E. Tarnita, Edward O. Wilson. Evolusi eusosialan // Alam. 2010. V. 466. P. 1057-1062.

Lihat juga:
1) A.V. Markov. Evolusi kerjasama dan altruisme: dari bakteria kepada manusia. Versi lanjutan laporan di Persidangan Antarabangsa IV "Biologi: dari molekul ke biosfera". 12/15/2009.
2) Alexander Markov. Akar evolusi baik dan jahat: bakteria, semut, manusia.Syarahan awam "Polit.ru". 29 April 2010.
3) Cerita mengenai kehidupan dan karya William Hamilton (PDF, 704 Kb).
4) Elena Kleshchenko. Pulangan pemilihan kumpulan? // "Kimia dan Kehidupan" №5, 2008.
5) J.I. Reznikov. Kehidupan dalam masyarakat: formula kebahagiaan // "Alam" 88, 2008.
6) Penggali telanjang tidak membakar asid atau lada, "Unsur", 01/31/2008.
7) Altruists berkat terima kasih kepada paradoks statistik, Unsur, 16 Januari 2009.

Alexey Gilyarov


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: