Rozrzutność? Nie, stabilność

30 września 2018
Blog szalonych naukowców

Słonie morskie (obecnie zwane mirungami) to ciekawe ssaki. Samce są znacznie (kilkukrotnie) większe od samic. Mają haremy, w których na jednego samca przypada niekiedy 50, a czasem i 200 samic.

Właściwie tylko samce posiadające haremy kopulują z samicami i płodzą potomstwo. Pozostałe samce, słabsze, trzymające się na uboczu, właściwie nie uczestniczą w rozrodzie, bo mimo że stanowią zasadniczą większość samców, przypada na nie mniej niż 1 na 20 młodych. Natomiast jedzą i wyczerpują zasoby, które mogłyby przypaść rozradzającym się samcom bądź rodzącym dzieci samicom. Skąd taka rozrzutność?

Załóżmy, że w populacji byłoby tylko kilka procent rzeczywistej liczby samców. Samice mają więcej jedzenia, mogą rodzić więcej młodych. Jest mniej walk między samcami. Wszyscy mają się lepiej. Czy to możliwe? Musiałyby istnieć mechanizmy umożliwiające wydawanie więcej potomstwa jednej z płci. Czy mogą istnieć? Oczywiście. Istnieją u owadów, ryb, gadów, dlaczego nie miałyby istnieć u ssaków? Nie muszą być wyrafinowane. Przykład Chin pokazuje, że mogą istnieć i u ludzi. Dlaczego więc w populacji słoni morskich rodzą się podobne liczby samców i samic? Otóż właśnie dlatego, że mogą istnieć takie mechanizmy.

Załóżmy więc, że mamy populację składającą się głównie z samic, nad którymi panuje kilka wielkich samców (niech ich będzie z razy mniej niż samic). Przeciętny taki samiec dochowuje się w ciągu swego życia znacznie większej liczby potomków niż samica (powiedzmy x razy więcej). Jego dostosowanie jest znacznie większe. Załóżmy więc, że dana samica dysponuje mechanizmem wyboru płci potomka. (Oczywiście nie będzie on świadomy, natomiast opis przyjmujący nastawienie intencjonalne jest często znacznie prostszy i sprawniejszy niż opis mechanistyczny czy fizykalny. Należy natomiast pamiętać, że jest to tylko użyteczna metafora, podoba do używanej w chemii reguły przekory). A więc rozpatrzmy kilka samic stosujących odmienne strategie rozrodcze:

• Samica zachowuje populacyjny stosunek płci. Ile będzie miała wnuków? Niech urodzi samca i z samic. Przyjmijmy, że samica rodzi średnio m młodych. A więc córki dają po m wnuków, syn – x*m (dobór wsobny pomijamy, niech to będą porządne słonie morskie). W sumie mamy xm + zm. Na jedno młode mamy (xm + zm)/(1+z)
• Samica rodzi same samice. Każda ma m potomstwa. Na jedno młode mamy m wnuków.
• Samica rodzice same samce. Każdy ma x*m potomstwa. W sumie xm na dziecko.

Która będzie miała największe dostosowanie? W pierwszym przypadku (xm+zm)/(1+z) = m(x+z)/(1+z). Więcej niż w drugim. Przy założeniach opisujących rozważany przez nas skład populacji (x+z)/(1+z) < x. Największy sukces osiągnie 3 samica. Upowszechni się przewaga samców wśród potomstwa. Skład populacji zacznie się zmieniać. Do czasu, aż osiągnięta zostanie równowaga. Przy założeniu jednakowej energii potrzebnej do odchowania samca i samicy w populacji równowaga osiągnięta zostaje przy podobnych liczbach samców i samic. Tak jak się to obserwuje w naturze.

Ale zaraz, czy ewolucja nie prowadzi do utrwalania się strategii o najwyższym dostosowaniu? Tak, ale nie każda strategia może przetrwać. Populacja rzeczywiście osiągnęłaby w sumie najwyższe dostosowanie przy nierównych proporcjach płci. Była taka hipoteza, tzw. dobór grupowy – w tym ujęciu ewolucja działa na grupy. Jest to pogląd kontrowersyjny. Niektórzy biolodzy, jak Dawkins, w ogóle podważają istnienie takiego poziomu doboru. W „Samolubnym genie” pyta, na jaką właściwie grupę powinien działać dobór, jeśli przyjmiemy, że już na jakąś ma działać. Pyta przewrotnie, czy może kierując się doborem grupowym, lew powinien zrezygnować z polowania na antylopę, kierując się dobrem całej grupy ssaków? A jeśli już dobór grupowy istnieje, to działa słabo. Na poziomie indywidualnym dane osobniki i ich geny osiągną większe dostosowanie, realizując swój własny interes również na szkodę grupy. Często strategie gwarantujące grupie najlepsze dostosowanie po prostu nie mogą utrwalić się w populacji. Utrwalają się tylko strategie ewolucyjnie stabilne – czyli takie, które mogą wchodzić w warunkach ciągłych mutacji wprowadzających odmienne strategie w skład równowagi Nasha (tak, to ten od teorii gier).

Ewolucja generalnie bywa rozrzutna. Ogon pawia, poroża jeleni, kryzy ceratopsów, drogie perfumy… A te wszystkie walki o partnera? Nieważne są ponoszone przez jednostki koszty. Ważne, czy za ich pomocą geny mogą utrzymać się w populacji.

Marcin Nowak

Ilustracja: Słoń morski północny, Jan Roletto,  Amerykańska Narodowa Służba Oceaniczna i Meteorologiczna, Wikimedia Commons,  domena publiczna