Един нов поглед към произхода на социалните живи животни

Примери eusociality дават предимно социални насекоми (мравки, някои пчели, термити и някои други), с тяхното разделение на отговорностите между различните членове на колонията. Въпреки дългогодишната традиция на изучаване eusociality, обясни как тя може да се появи в процеса на еволюцията, че не е лесно. След отхвърлянето на изоставянето на собствените си деца, а освещаването на живота си в грижи за децата на други хора (алтруизъм) противоречи на идеите на естествения подбор. Само избрани тези характеристики, които от поколение на поколение, наследени, но какъв вид наследяване на черти могат да бъдат включени, ако животните не оставят потомство. Тази трудност е всъщност вече е запознат с Дарвин, са склонни да вярват, че единицата за избор на социалните насекоми не е физическо лице, и формиране на колонията около даде женски род.

Уилям Хамилтън (Уилям Доналд Хамилтън, 1936-2000) - създател на теорията за приобщаващ фитнес, един от най-големите еволюционни теоретиците на втората половина на ХХ век. Снимки от users.ox.ac.uk на сайта Видео: BBC Planet примитивни хора Битката за Земята срещу Хомо еректус Хомо сапиенс

Важна стъпка в изследването е дело на eusociality Джон Холдейн (Джон Холдейн), Който през 1950 г. Предполага се, че появата на алтруизъм и изключителната му вариант, в който има отхвърлянето на самостоятелно възпроизвеждане заради помагат на другите, животновъди, на базата на поддържането на близки роднини, които имат много общи гени с "донор". Съответно, грижи за роднини излива в грижата за прехвърлянето на следващото поколение и техните собствени гени. По-късно, идеята за "избор на роднини" (роднински отбор) Е разработена в детайли най-големият еволюционен теоретик на втората половина на ХХ век, Уилям Хамилтън (Уилям Хамилтън), Както е показано в популярна форма Ричард Докинс в книгата си "Себичният ген" и други произведения.

За да се определи количествено характеристиките на алтруизъм, Хамилтън въвежда концепцията за "приобщаващ фитнес" (включително фитнес), Която е сумата от собствената си фитнес "донор" (алтруистична) и адаптирането на който жертвата се умножава по степента на родство. Алтруизмът гени чрез естествен подбор ще се поддържат в съответствие с тази теория, ако: R > в/б, където R - степен на свързаност (свързаност) - в - по цена на придобиване (себестойността), измерена като репродуктивен щети, които "донор" (алтруистична) получава се и от алтруистични подбуди aktom- б - печалба (полза), измерена като репродуктивния успех получени от тези, на които насочено алтруистично акт. Степента на свързаност се определя като фракция на гени, общи за "донор" и получаващият алтруизма. Например, алтруизъм бъде изгодно, ако печалбата, получена брат или сестра, най-малко два пъти по-голяма, отколкото алтруиста на разходите (R = 1/2). И в случай на братовчедите - осем пъти (R = 1/8). Този пример е кредитирана с Халдейн, който бе попитан дали той е готов да даде живота си за брат му, въпреки че той каза, че е готов да плати за двама братя или осем братовчеди.

Доскоро най-убедителният аргумент в полза на избора на недвижими роднини се счита за появата на eusociality някои ципокрили, като мравки и пчели. Гените, отговорни за алтруизма на тези насекоми може да се разпространява лесно благодарение на специалния механизъм за определяне пола, в които мъже се развиват от неоплодени яйца съдържат хаплоиден (единично) набор от хромозоми, докато женските винаги диплоиден (съдържащи двойна набор от хромозоми). В такъв "haplo-диплоиден" механизъм определяне на пола (haplodiploid система пола определяне) Дъщери получават от баща си целия геном, а от майка си - половината. Сестрите са в този случай по-близки роднини (R = 3/4) от дъщеря против майка (R = 1/2).

Leaf рязане мравки - ярък пример за eusocial насекоми с различно разпределение на труда между различните групи индивиди. надолу: Голяма способност за възпроизвеждане на женската ( "Кралицата") мравка Ата vollenweideri Заобиколен от дъщерите му - работещи лица. работещи лица Ата sexdens плъзгане издълбани фрагменти от листа. Парчетата листа се доставят към камерата ( "гъби градина"), който да служи като субстрат за гъбен мицел, който се използва в храните (в самото дъно снимката - мравки мравка листорез). Снимка © Берт H lldobler. Показания по-горе статия в природа

След появата на теоретичната работа на Хамилтън връзката с eusociality haplo-диплоиден определяне пола е счита, че не подлежи на съмнение догма, но в действителност редица факти в тази догма не се вписва. Така например, е известно, че eusociality не се ограничава до някои Hymenoptera (мравки, пчели), но също така и представители на други групи животни, при което всички индивиди са диплоидни и нямат haplo-диплоиден механизъм определяне секс. Това са термитите, някои бръмбари, някои скариди и дори един вид бозайници - голи мол плъх. определяне пола механизъм присъствие haplo-диплоиден само по себе си не гарантира eusociality развитие. Известно е, че десетки хиляди видове ципокрили с подобен метод за определяне на пола, но те не са в същото време няма признаци за eusociality.

Авторът обсъжда работата природа, постави под въпрос валидността на теорията на Хамилтън по математика занимава с еволюционната биология, Мартин Новак (най-ляв) И Korin Tarnuta и мирмекологията-големият и един от основателите sotsiobiologii Едуард Уилсън. Всички те работят в Харвардския университет. Снимка © Стефани Мичъл / Харвард щаб Фотограф с news.harvard.edu сайт

Трудностите, пред които са изправени теорията на Хамилтън, наскоро станали обект на подробен критичен анализ, предприети от учените от Харвардския университет - математиците Мартин Новак (Мартин А. Новак) И Корина Тарница (Корина Д. Тарница), са направени в сътрудничество с най-големите мирмекологията (Специалист по мравки), а заедно с основателя социобиология Едуард Уилсън (Едуард О. Уилсън). В статия, публикувана в списание природа, Тези изследователи са много категорично заявиха, че теорията за "приобщаващ фитнес" - нищо повече от една частна математически модел, от който трябва да отпадне, тъй като има редица сериозни ограничения. В допълнение, всички разглеждане на причините за eusociality тази теория всъщност се свежда до оценка на степента на родство и алтруист по който се разпространява алтруизъм. В обширно приложение към своята статия, Новак и неговите съавтори развиват общ математически подход, базиран на стандартния теория за естествения подбор, и без много нереалистични допускания на теорията на Хамилтън. Авторите обсъждат операцията за образуване eusociality отделят няколко етапа или стъпки.

Първият етап - формирането на групи от хора в населението, които поради различни причини се държат заедно в ограничена област и поради това е в тясна връзка помежду си. Повечето от тези групи формират екземпляри, намиращи се в едно гнездо (или дупка), който събира около обща източник на храна или да извършат съвместна миграция (често - след лидера). Важно е, че той не е просто държи заедно в някакъв етап от жизнения им цикъл (например, пиленца в гнездото), но също така се опитва за сътрудничество в областта на защитата на източника на гнездо или храна. Такива опити, ние почти винаги намират животното с елементи eusociality. Примери могат да бъдат някои оси и пчели, колониите листни въшки, трипси, скариди и голи багери. Повечето от тези животни, които eusocial група започва с оплодени женски (Hymenoptera) или чифт зрели индивиди. Теорията за "приобщаващ фитнес", необходим е наличието на родство между хората, които влизат в сътрудничество, а оттам - възможност за избор на роднини. Въпреки това, тъй като авторите на новата концепция, Родството е по-скоро следствие, а не причина за eusociality. В началните етапи на формиране eusociality това не е задължително.

Вторият етап - натрупването на функции, които правят прехода към eusociality по-вероятно. този вид "Предварителна подготовка" обществения живот се появяват от конвенционалната естествен подбор, в качеството на нивото на хотелски лица (а не групи). Един пример ще бъде изграждането на женски сокет, който след това ще защити. Някои пчели, които водят самотен живот, елементи на eusocial поведение възникнат, ако в хода на експеримента на няколко лица, поставени в малък затворено пространство. Тогава един пчела започва да се повтаря това, което прави другата, те са свързани с една трета, и така нататък. Г. Разделението на труда между различни лица, както изглежда, се появява като продължение на един алгоритъм на поведение на отделен индивид. Известно е, че една пчела изпълнява първият етап от работата, а само завърши тя се движи към следващия. С развитието на eusociality този алгоритъм е показан на факта, че хората започват да се избегне върши работата, че другите са направили. Очевидно е, че пчелите и осите, така да се каже "в ликвидация" на такъв колективен разделение на труда, и следователно трябва само да кликнете върху спусъка, за да започне бърз преход към eusociality. В Hymenoptera има и друга важна preadaptation да eusociality, а именно загриженост за бъдещото осигуряване на потомство - изграждането на гнездото, за да се хранят доставка (например, парализирана жертва), да снасят яйца в една клетка, която вече има храна за ларвите на бъдещето. В следващия етап - защита на ларвите, а понякога и гърдите й.

Някои животни, които не принадлежат към eusocial, но показват елементите на социално поведение. а - група от скариди Synalpheus, живеещи в кухината в гъбата. Big разплод женски заобиколен от работещите лица. Един работен скариди охрана на входа на нишата, заета лента. б - пчелите lasioglossum дуплекс, снасят яйцата си в специално изкопани дупки. в - възрастни бръмбари Pselaphacus от семейството гъба (Erotylidae), което води до техните ларви на гъбите, които ще им служат храна. И в трите случая, се отглеждат животните, изолирани групи, които могат да се разглеждат като необходимо условие за развитието на eusociality. Образът на статията в процес на обсъждане в природа Видео: Тайната на синя кръв. Знак раса дракон

Трети етап - външен вид чрез мутация или рекомбинация на специфични гени, отговорни за поддръжката на групата. В "preadapted" Hymenoptera, само една мутация, която ще отмени предишната команда. Например, зряла жена и я поколението са израснали да бъде в старото гнездо, изоставяне на населеното място. Въпреки че е на гени, отговорни за eusociality, ние не знаем, някои от гените, които променят поведението на мравките, са описани.

Видео: Документални филми

Пътят от сингъла на колониален стил на живот. а - част от гнездото на оса Synagris cornuta: надолу напречен разрез, показващ женската, който се храни с ларвите на парче gusenitsy- в този момент ездач Osprynchotus нарушител Той седи отвън и чака удобен момент за атака на оса ларва. б - колония от оси Polistes crinitus, демонстриране на характеристиките на eusociality. Работни лица в този случай действат заедно, те могат успешно да защитят гнездото и да се хранят ларвите. Снимка © Робърт Jeanne на статията в процес на обсъждане в природа

Четвъртият етап - появата на принципно нови (поява на признаци), получени в резултат на взаимодействието на индивидите в колония. Тези знаци стават важен избор на обекти. Авторите отбелязват, че разликите в ролите на отглеждане и неразмножаващи потомство на родителите не може да се определя от различни гени и фенотипа на различно прилагане на едни и същи гени, в зависимост от външните условия. Колонията може да се разглежда като самостоятелна личност, един вид "супер-организъм".

Петият и последен етап - подбор на ниво колония, която е в най-напредналите eusocial вид може да се промени и жизнен цикъл и каста система.

Авторите не засягат човешкото социално поведение, но забележат, че, разбира се, има някои паралели между еволюцията на eusociality животни и тези, наблюдавани в човешкото общество.