Dziewczyny lubią dziwaków, czyli ewolucja w działaniu

upiki to niewielkie plamiaste ryby akwariowe, zasłużyły jednak na pogłębione zainteresowanie* naukowców z Uniwersytetu Stanowego na Florydzie i kilku stowarzyszonych instytucji. Dlaczego? Okazuje się, że zadecydowała znana akwarystom subtelna wariacja w „umaszczeniu” („uplamieniu”?) samców. Powierzchnia ciała samców tej półprzezroczystej rybki pokryta jest charakterystycznymi plamami, głównie pomarańczowymi i czarnymi. Co ważne, plamy te tworzą różnego typu wzory nawet u osobników z tej samej populacji, te wzory są ponadto przekazywane potomstwu. Jeśli zaś można w prosty sposób śledzić nie tylko tożsamość poszczególnych rybek, ale i relacje rodzicielskie w populacji, naukowcy zacierają ręce: możliwe staje się bowiem wnikliwe badanie procesu ewolucji.

Okazuje się, że samce o nietypowym rozkładzie plam doczekują się liczniejszego potomstwa niż samce o „typowym” rozkładzie. Jak mierzono „typowość”? Najpierw dogłębnie zbadano naturalną populację gupików żyjącą w jednej z rzek na Trynidadzie (co wiązało się ze spędzeniem całego sezonu na tej gorącej wyspie karaibskiej; zawód ichtiologa ma swoje zalety). Okazało się, że najsilniej różnicującym elementem ubarwienia żyjących tam rybek jest płetwa ogonowa, podczas gdy różne odmiany plam występujących na tułowiu są mniej więcej równomiernie rozprzestrzenione w populacji. Żeby uzyskać pełną kontrolę nad eksperymentem, wyłapano wszystkie rybki z wybranego odcinka rzeki i podzielono na dwie grupy reprezentujące skrajnie odmienne typu ubarwienia („czarnoogonowe” i „bezbarwnoogonowe”) – przenosząc do innej rzeki osobniki pośrednie (te o częściowo zaczernionej płetwie ogonowej). Następnie wpuszczono z powrotem do ograniczonych „basenów” mieszane populacje ryb, składające się w 75% z jednej odmiany kolorystycznej i w 25% z drugiej. Okazuje się, że bez względu na to, czy „rzadka” odmiana (czyli ta stanowiąca 25% populacji) to odmiana „czarnoogonowa” czy „bezbarwnoogonowa” – samce do niej należące cieszą się większą popularnością samic. Przeciętnie, na 1 samca „rzadkiego” przypadało 2 razy więcej samic zainteresowanych płodzeniem potomstwa i 2 razy więcej potomstwa niż na 1 samca „typowego”.

Czy wszystko co oryginalne jest lepsze?

Tego typu obserwację można tłumaczyć na kilka sposobów. Pewien niewielki efekt powodzenia nietypowych samców wynika na przykład z faktu, że z punktu widzenia drapieżnika najefektywniej jest nauczyć się polować na najbardziej typowych przedstawicieli danego gatunku. Okazuje się ponadto, że u gatunków, których przedstawiciele potrafią rozpoznawać konkretnych osobników populacji, samice zwykle preferują nowo przybyłe do populacji osobniki – już bez względu na rzadkość lub powszechność ich wyglądu. Wyniki te potwierdzono m.in. dla populacji gupików, ale psychologowie ewolucyjni z pewnością doszukali się już podobnego mechanizmu u ludzi. Tak czy inaczej poszukiwanie przyczyn, dla których w opisanym eksperymencie osobniki „rzadkie” doświadczają pozytywnej selekcji, wymaga dogłębnego wniknięcia w zwyczaje, preferencje i styl życia gupików.

Istnieje jednak potężny mechanizm leżący u samego korzenia procesu ewolucji, który może prowadzić do zwiększonego sukcesu ewolucyjnego nietypowych osobników – tego, co autorzy artykułu nazywają też uczenie „negatywną selekcją zależną od częstości” (negative frequency-dependent selection, NFDS). Wyobraźmy sobie pewną liczbę odizolowanych od siebie populacji tego samego gatunku, z których każda cechuje się innym poziomem wewnętrznego zróżnicowania. Są tam więc populacje składające się z prawie identycznych osobników oraz takie, w których nie brakuje różnego typu dziwaków. Wprowadźmy następnie dowolnego typu zmianę w środowisku życia tych populacji; może być to pojawienie się nowego drapieżnika, nowej rośliny dennej, zmiana temperatury, zasolenia wody itp. Statystycznie rzecz biorąc, bardziej wewnętrznie zróżnicowana populacja ma większą szansę na zaadaptowanie się do tej zmiany, ponieważ istnieje w niej więcej osobników, które mogą „odnaleźć się” w innym środowisku.

Dobór grupowy?

W tym momencie często nasuwa się pytanie: czy samice gupików wiedzą, że ich preferencja dla nietypowych osobników jest „dobra dla grupy”? Czy – w ogólności – organizmy żywe rzeczywiście mogą robić coś „dla dobra ogółu”? Wiele tego typu pytań, dotyczących różnych poziomów organizacji biosfery, można szybko ukrócić, jeżeli przedstawi się teorię ewolucji na sposób czysto statystyczny. W tym „matematycznym” ujęciu i po maksymalnym uproszczeniu można powiedzieć, że za sprawą procesu ewolucji można spodziewać się w dużych ilościach tego, co posiada cechy gwarantujące… występowanie w dużych ilościach. Kropka.

Tego typu „definicja”, choć oparta w zasadzie na błędzie logicznym (tautologii), dobrze przekazuje jednak „ślepe” działanie przyrody. Gupiki nic nie „wiedzą” i oczywiście nie działają „dla dobra grupy”; tak się jednak składa, że populacje, w których samice preferują samców nietypowych, wykazują lepszą zdolność dopasowywania się do zmian środowiska. Nie należy jednak traktować NFDS jako zasady ogólnej; ze względu na złożoność świata istot żywych może przecież zdarzyć się tak, że sukces ewolucyjny przyniesie dokładnie odwrotna strategia! Nasze proste „matematyczne” rozumienie ewolucji nie dostarcza zbyt wiele treści biologicznej.

Jaki płynie z tego morał dla nas, ludzi? Choćby i taki, że wszelkiego typu uproszczenia oparte na schemacie: „Wygrywa najlepiej przystosowany” należy traktować z wielką ostrożnością. Na tak ogólnym poziomie zdanie to nie wyjaśnia nic i jest w zasadzie puste treściowo. Dopiero szczegółowe rozważania biorące pod uwagę anatomię, fizjologię, etologię, ekologię – lub po prostu wszystkie nauki biologiczne – są w stanie rozstrzygnąć, co konkretnie wynika w danym przypadku z tej ewolucyjnej reguły. Nie ma żadnego powodu, aby czasem „wygrywał” osobnik większy, a czasem mniejszy; czasem osobnik typowy, czasem nietypowy; czasem agresywny, czasem defensywny. Wszystko zależy od kontekstu biologicznego czy wręcz chwilowej sytuacji panującej w środowisku. Jeden sezon zmiennej pogody może przynieść sukces populacji różnorodnej, jednak sezon pogody stabilnej może sprawić, że ekonomiczny koszt utrzymywania „dziwaków” przewyższy zysk płynący z ich obecności…

Ostatecznie, nauka płynąca z historii gupików jest zadziwiająco humanistyczna w wydźwięku: naiwna próba stosowania najbardziej na pozór skutecznej strategii ewolucyjnej wcale nie musi przynieść sukcesu. Każdy musi po prostu robić swoje.

Łukasz Lamża

* K.A. Hughes i in.: Mating advantage for rare males in wild guppy populations; Nature 7.11.2013, s. 108-110