Piskliwy wyścig zbrojeń,

23 stycznia 2013
Blog szalonych naukowców


W teorii ewolucji od początku używa się metafor i analogii do rozwoju cywilizacji. Samo pojęcie doboru naturalnego jest nawiązaniem do doboru stosowanego w hodowli, zwanego odtąd dla precyzji sztucznym. Jeszcze przed Darwinem pojawiło się również pojęcie walki o byt nawiązujące co prawda do ludzkiej wojskowości, ale od razu z wyjaśnieniem, że nie tylko chodzi o walkę na kły i szpony między drapieżcą a ofiarą (o takim stanie wypowiedzianej wojny antropomorfizując pisał chociażby Arystoteles), ale przede wszystkim o zasoby. Związana z tym metafora Darwina o klinach wbijanych w belkę o ograniczonej pojemności, powodujących wypadanie innych klinów przyjęła się słabiej.

Nic więc dziwnego, że w odniesieniu do koewolucji, czyli wzajemnie się napędzającej ewolucji dwóch (dla uproszczenia modelu) gatunków użyto metafory „wyścig zbrojeń”. Oczywiście dotyczy to przede wszystkim koewolucji gatunków pozostających „w stanie wojny”, gdyż raczej nie mówi się o wyścigu zbrojeń między roślinami a zapylaczami prowadzącym do coraz lepszego dopasowania kwiatów do potrzeb zapylaczy i zapylaczy do potrzeb roślin. Nawiasem mówiąc, nawet tu jednak ta interakcja nie musi być sielankowa – roślina chce być zapylana najniższym kosztem, a zapylacz chce się najeść, a nie ma (przynajmniej krótkowzrocznie) interesu w reprodukowaniu rośliny. Stąd pojawiają się „oszustwa”, jak kwiaty bez nektaru czy wyjadanie nektaru przez wygryzioną dziurkę, bez kontaktu z pręcikami i słupkiem.

Za źródło pojęcia „ewolucyjny wyścig zbrojeń” przyjmuje się artykuł pokonferencyjny Richarda Dawkinsa i Johna Krebsa z 1979 r. (czyli samego środka zimnej wojny, wówczas nieco mniej mroźnej), choć metafora wyścigu ewolucyjnego pojawiała się już wcześniej. Jedna z bardziej nośnych metafor-hipotez dotyczy Damy Kier (ale utrwaliła Czerwona Królowa) i zasady, że w koewolucji zachowanie status quo wymaga nieustannego „biegu”. Koewolucja układów antagonistycznych w istocie przypomina wyścig zbrojeń. Odpowiedzią na coraz lepsze kolczugi stały się kusze. Odpowiedzią na kusze – zbroje płytowe. Odpowiedzią na zbroje płytowe – broń palna. Odpowiedzią na broń palną – zmiana taktyki (gdyż już żadna zbroja nie była dość skuteczna) itd. W naturze jest jeszcze więcej przykładów, nie tylko anatomicznych, ale związanych z trybem życia, rozmiarami ciała, chemizmem itd.

Ostatnio na pojęcie wyścigu zbrojeń natknąłem się w artykule Ratcliffe’a, Elemansa, Jakobsena i Surlykke (doi: 10.1098/rsbl.2012.1031) o pisku nietoperzy polujących na nocne owady. Skądinąd samo istnienie ciem uważa się za skutek koewolucji, gdyż kiedyś wszystkie motyle żyły za dnia i dopiero pod naciskiem ptaków, które w większości są wzrokowcami, niektóre zmieniły tryb życia. Artykuł jest akurat nie o tym, ale o tym, że niektóre nietoperze pod koniec pisku echolokującego owada obniżają go o oktawę. Początkowo uważano, że tłumaczy to fizjologia i anatomia. Według tych hipotez pisk, który powstaje na skutek serii szybkich skurczy mięśni krtani (czy czegoś w tym stylu w gardle – to uwaga dla purystów potrafiących wykłócać się o rogi/poroże, nabłonek/śródbłonek itp. nieistotne z punktu widzenia funkcji drobiazgi) i ich dalsze przyspieszanie wymusza to obniżenie pod koniec ataku. Nie do końca rozumiem, o co chodzi – zostawiam to biofizykom. Niektóre jednak nietoperze zachowywały się wbrew tej hipotezie. Analiza autorów artykułu prowadzi do konkluzji, że ta modulacja nie wynika z biofizycznych ograniczeń anatomii, ale jest kolejnym etapem wyścigu zbrojeń.

Nie może dziwić, że ćmy, których przodkowie właśnie znalazły ewolucyjne wyrwanie się z wyścigu ze wzrokowcami, po pojawieniu się nowej zdolności u nietoperzy pod naciskiem doboru wykształciły „ultradźwiękowe uszy”. Nie latają beztrosko po nocy i nagle, same nie wiedząc, kiedy, są chwytane przez nietoperze, ale słyszą, że nietoperze uruchamiają swoje echosondy i starają się ich uniknąć. Otóż ćmy (i inne nocne owady, np. niektóre szarańczaki) zamiast latać drogami prostymi, a więc najkrótszymi i najmniej męczącymi, wykonują różne dziwne manewry. Jest to jak ucieczka zakosami tak, aby zmniejszyć szanse snajpera. Ratcliffe i reszta postulują, że tzw. drugi pisk jest właśnie odpowiedzią nietoperzy na to zachowanie. Jest to rozszerzenie pola widzenia(?) echosondy w miarę skracania odległości od ofiary. Wymaga ono dodatkowego (dotąd nieznanego) mechanizmu przeciwdziałającego wzrastającemu w miarę piszczenia napięciu mięśni, więc raczej nie jest skutkiem ubocznym, lecz „celowym” (cudzysłów nieprzypadkowy) wynalazkiem. Co więcej, niektóre nietoperze wykorzystują drugi, niższy pisk też przy lądowaniu.

W ekologii ewolucyjnej garściami korzysta się z analogii do szeroko rozumianej cywilizacji. Z drugiej zaś strony w technologii nieraz podpatruje się rozwiązania biologiczne. Może lepsze poznanie niuansów echolokacji nietoperzy da się jakoś wykorzystać w lotnictwie, np. do opracowania technik lądowania w trudnych warunkach albo do konstrukcji kolejnych generacji antyrakiet.

Piotr Panek

Rycina autorstwa Kartezjusza lub jego ilustratora. Prawa autorskie wygasły. Źródło Wikimedia Commons.