1. Рекомендации
2. Права и разрешения

Экспериментальная работа над гуппи предполагает, что различия в освещении между микробитатами - это то, что заставляет женщин предпочитать разные комбинации сигналов мужчин, что объясняет эволюцию и постоянство изменения цвета у мужчин.

Самцы многих видов животных демонстрируют заметные сигналы как часть их ухаживания - яркие цвета и увеличенные плавники у рыб или цветов и перья перьев у птиц являются знакомыми примерами 1 , Тем не менее, эти дисплеи стоят энергии и подвергают мужчин хищничеству, поэтому они, в среднем, сокращают жизнь мужчин. Чарльз Дарвин определил этот эволюционный парадокс 2 и эволюционный биолог Рональд Фишер разработал модель, чтобы объяснить это 3 утверждая, что, если незначительные различия в мужских качествах, которые привлекают внимание женщин, изначально совпадают с изменением мужской силы, это может вызвать «безудержный отбор». Здесь, посредством генетической корреляции, и мужское украшение, и женское предпочтение преувеличиваются за пределы оптимального естественного отбора до тех пор, пока не уравновесится естественный отбор и польза, предоставляемая половым отбором. Но эта теория не объясняет, почему значительные различия в мужских чертах, которые широко распространены в природе 4 , должен остаться, поскольку ожидается, что направленный отбор истощит наследственные изменения 5 , Пишу по- американски, Натуралист , Коул и Эндлер 6 предположить, что изменение среды при передаче сигнала может быть фактором, способствующим этому.

Наиболее интуитивным объяснением сохранения заметных различий в чертах при сильном половом отборе является то, что компромиссы между естественным и половым отбором позволяют найти альтернативные способы оптимизации физической формы. Однако, как ни странно, эта идея редко обосновывалась 7 , Более эмпирическая поддержка накоплена для гипотезы о том, что выражение «дорогие в изготовлении» или «дорогие в наличии» сигналы зависит от наследственного состояния носителя. Эта теория может объяснить, почему изменчивость сохраняется перед лицом сильного отбора, либо когда многие гены вносят свой вклад в состояние мужчины, создавая большую мутационную мишень для полового отбора (идея «захвата гена») 8 или когда относительная дороговизна разных сигналов варьируется между разными генотипами или средами 9 ,

Коул и Эндлер предлагают третий механизм, а именно, что передача сигнала и выбор сигнала изменяются в очень небольших пространственных масштабах, которые затрагивают людей в пределах одной популяции. Эффективность сигналов животных и растений является функцией их передачи через окружающую среду, их контрастности по отношению к фону окружающей среды и переменным на стороне приемника сигнала. 10 , Например, внешний вид и восприятие цветовых сигналов сильно зависят от освещения окружающей среды, а многие популяции животных занимают неоднородные среды, в которых условия освещения меняются. Наиболее эффективный дизайн сигнала может также варьироваться между людьми в зависимости от того, где и когда они подают сигнал. Расхождение в мужских сигналах между популяциями, занимающими либо противоположные концы светового градиента, либо дискретные места обитания, которые отличаются в условиях освещения, было показано на других рыбах, и это может быть связано с расхождением видов, но эти случаи также сопровождались расхождением у рыб ». визуальные системы 11 , 12 , 13 , Контролируя изменения в зрительной системе, Коул и Эндлер смогли измерить, как изменяется половой отбор на цветном узоре у мужчин как функция изменений только в окружающей среде.

Авторы изучали гуппи - мелкую рыбу, которая является классическим объектом изучения в эволюционной экологии выбора партнера и полового отбора 14 , 15 , Самцы гуппи невероятно разнообразны по своей окраске и рисункам, при этом самцы демонстрируют заметно отличающиеся комбинации хроматических (включая оранжевый, красный, зеленый или синий) и ахроматических (серебристый, черный или белый) цветов. Самки гуппи однотонно-желто-серого цвета для камуфляжа и различаются по своим предпочтениям спаривания для разных мужских цветовых комбинаций. 14 ,

Наблюдая предпочтения мужчин в одной и той же популяции женщин гуппи в воде четырех разных цветов, Коул и Эндлер оценили привлекательность альтернативных мужских моделей как функцию окружающей среды. Вместо того, чтобы отдавать предпочтение отдельным цветам, женщины демонстрировали предпочтения для групп цветов и для другой цветовой группы в каждой среде. Женщины-гуппи, кажется, выбирают целые цветовые узоры на основе общего визуального контраста на фоне. Это подразумевает, что отдельные лица или группы населения, проживающие в разных средах, будут подвергаться сексуальному отбору по цветному рисунку мужчин в разных направлениях без каких-либо эволюционных изменений в предпочтениях женщин.

Авторы также сообщают, что эффективность ахроматических компонентов цветового рисунка изменялась гораздо меньше при освещении, чем эффективность хроматических цветов. Возможно, это неудивительно, но это наблюдение позволило авторам выдвинуть гипотезу о том, что хроматические и ахроматические цвета эволюционируют качественно по-разному, причем последние представляют некоторую форму непредвиденного изменения окружающей среды. Виды, живущие в различных световых средах (универсалы), с большей вероятностью будут развивать ахроматические цвета для передачи сигналов, тогда как виды, специализирующиеся на определенных микробитах, будут сочетать хроматические и ахроматические компоненты. В обеих этих группах ахроматические цветовые элементы могут функционировать в аспектах коммуникации, которые должны работать в разных световых средах - например, свет различается в местах размножения и кормления многих рыб. Следовательно, авторы предсказывают, что эволюция хроматических и ахроматических сигналов будет показывать разные уровни эволюционного сохранения.

Это интересные идеи о том, как микроэволюционные процессы (процессы внутри популяции) позволяют делать предсказания о макроэволюционных (межвидовых) закономерностях. Хотя проверка таких предсказаний у гуппи может быть затруднена из-за отсутствия макроэволюционных излучений в этой линии 14 Поддержка приходит от работы на других рыб. У африканских рыб цихлид, у которых есть крупные виды излучений, хроматические цвета имеют тенденцию варьироваться между близкородственными видами, тогда как расположение черных полос и полос более строго сохраняется 16 ( рисунок 1 ). А эволюционная диверсификация на многие виды, которые имеют разные хроматические мужские цвета ухаживания, связана со специализацией микрогабита, тогда как такая диверсификация обычно не наблюдается у универсалов среды обитания.

Рисунок 1: Пространственная шкала световых сред влияет на результат полового отбора.

Коул и Эндлер 6 показать разные женские предпочтения для мужской окраски в разных условиях освещения. а) В естественной среде обитания гуппи - мелководье с мелкозернистым мозаичным светом - это может способствовать эволюции и поддержанию цветовых вариаций в популяции самцов гуппи. b , У рыб, которые занимают большие диапазоны глубины воды, с определенными градиентами света, этот эффект может способствовать расхождению популяции и видообразованию, как это видно на разных глубинах у рыб цихлид 12 ,

Сравнение гуппи и цихлид интересно с еще одной точки зрения. Гуппи - одно из немногих животных, у которых генетическая корреляция между женскими предпочтениями и мужской чертой теоретически предсказана Фишером. 3 и на большинстве моделей сексуального отбора, было продемонстрировано 17 , Можно было бы ожидать, что эта коэволюция между полами приведет, по крайней мере иногда, к поведенчески изолированным видам, но это почти никогда не происходило у гуппи. Экологические ограничения 14 и продолжение потока генов в результате мужского принуждения 15 Есть два возможных объяснения, но в работах Коула и Эндлера подразумевается третье: что коэволюционная мозаика между мужским цветом и женским предпочтением часто опосредована изменением окружающей среды в свете в столь малом пространственном масштабе, что облегчает индивидуальное изменение в популяции, но нет расхождений между популяциями ( рисунок 1 ). Гуппи живут на мелководьях лесных ручьев, где яркие пятна солнечного света чередуются с оттенком навеса, который обеднен красным и синим светом, но богат зеленым и желтым. Отдельные гуппи перемещаются в этой мозаике света, и это облегчает развитие большого изменения цвета между людьми внутри популяции (так называемый цветовой полиморфизм), которое связано с индивидуальными предпочтениями света. Популяции цихлид в африканских озерах испытывают изменения в освещении в очень разных пространственных масштабах, опосредованных глубиной воды, и эти длинные и широкие световые градиенты способствуют расхождению целых популяций по глубинам, что в конечном итоге приводит к видообразованию 12 , Похоже, что именно взаимосвязь между пространственными масштабами неоднородности света и индивидуального движения определяет, будет ли половой отбор поддерживать вариацию полового сигнала внутри популяций или приводить к потере вариации внутри популяций, расхождению между популяциями и видообразованию.

Рекомендации

1. 1.

   Андерссон, М. Половой отбор (Princeton Univ. Press, 1994).

2. 2.

   Дарвин С. Происхождение человека и отбор в отношении секса. 2-е изд. (Мюррей, 1871).

3. 3.

   Фишер, Р. А. Генетическая теория естественного отбора (Кларендон, 1930).

4. 4.

   Pomiankowski, A. & Moller, AP Proc. R. Soc. Лонд. B 260 , 21–29 (1995).

5. 5.

   Falconer, DS & Mackay, TFC Введение в количественную генетику (Longman, 1996).

6. 6.

   Cole, GL & Endler, JA Am. Туземный 185 , 452–468 (2015).

7. 7.

   Johnston, SE и соавт. Nature 502 , 93–95 (2013).

8. 8.

   Rowe, L. & Houle, D. Proc. R. Soc. B 263 , 1415–1421 (1996).

9. 9.

   Maan, ME & Seehausen, O. Ecol. Lett. 14 , 591–602 (2011).

10. 10.

    Эндлер, JA Фил. Сделка R. Soc. Лонд. B. 340 , 215-225 (1993).

11. 11.

    Boughman, JW Nature 411 , 944–948 (2001).

12. 12.

    Seehausen O. et al. Nature 455 , 620–626 (2008).

13. 13.

    Фуллер, RC & Noa, LA Anim. Behav. 80 , 23–35 (2010).

14. 14.

    Хоуд, А. Э. Секс, цвет и выбор друзей в гуппи (Princeton Univ. Press, 1997).

15. 15.

    Магурран А. Э. Эволюционная экология: тринидадская гуппи (Oxford Univ. Press, 2005).

16. 16.

    Seehausen O., Mayhew, PJ & Van Alphen, JJM J. Evol. Biol. 12 , 514–534 (1999).

17. 17.

    Houde, AE & Endler, JA Science 248 , 1405–1408 (1990).

Скачать ссылки

Права и разрешения

Чтобы получить разрешение на повторное использование контента из этой статьи, посетите RightsLink ,