הסברים מסורתיים מדוע בעלי חיים מסוימים הם מונוגמיים ואחרים מופקרים או פוליגמיים התמקדו כיצד ההפצה וההגנה של משאבים (כגון מזון, אתרי קן או בני זוג) קובעים אם, למשל, זכר אחד יכול למשוך ולהגן על נקבות מרובות.
מודל חדש לאבולוציה של מערכות הזדווגות מתמקד במקום זאת באינטראקציות חברתיות המונעות על ידי התנהגויות שנקבעו גנטית, וכיצד מתחוללת תחרות בין אסטרטגיות התנהגותיות שונות, ללא קשר לגורמים חיצוניים כגון משאבים בני הגנה.במודל זה, אינטראקציות חברתיות יכולות להניע מעברים אבולוציוניים ממערכת הזדווגות אחת לאחרת, ואף יכולות לגרום לאוכלוסייה להתפצל לשני מינים נפרדים עם מערכות הזדווגות שונות.
המודל מבוסס על שלוש אסטרטגיות התנהגותיות בסיסיות: תוקפנות, שיתוף פעולה והונאה. הקונפליקט בין התנהגויות חברתיות תחרותיות ושיתופיות מניע את האבולוציה של מערכות ההזדווגות. במאמר שפורסם ב-18 בדצמבר ב-American Naturalist (מקוון לפני הפרסום המודפס בגיליון פברואר), השוו החוקרים את התחזיות שנוצרו על ידי מודל זה עם נתונים שפורסמו על התנהגות ההזדווגות של 288 מינים של מכרסמים.
"בגדול, נראה שהכל בתחזיות שלנו מוכח במכרסמים", אמר הסופר הראשון בארי סינרו, פרופסור לאקולוגיה וביולוגיה אבולוציונית באוניברסיטת קליפורניה, סנטה קרוז. "המודל שלנו הוא משוואה אוניברסלית למערכות הזדווגות."
הסיפור האבולוציוני העולה מהמחקר הולך בערך כך: אוכלוסיית אבות של מכרסמים מופקרת בהתנהגות ההזדווגות שלה.שונות גנטית בתוך האוכלוסייה גורמת לפרטים עם התנהגויות ייחודיות. חלק מהזכרים אגרסיביים מאוד, מגנים על שטחים גדולים ומזדווגים עם כמה שיותר נקבות. אחרים אינם טריטוריאליים, אלא מתגנבים לטריטוריות של זכרים אחרים לצורך הזדמנויות הזדווגות סמויות. וחלקם מונוגמיים ומגנים על שטחים קטנים, משתפים פעולה עם זכרים שכנים בגבולות טריטוריאליים.
שלושת הסוגים האלה יכולים להתקיים במקביל, אבל כל חוסר איזון ביתרונות היחסיים של אסטרטגיות שונות יכול להוביל לביטול התנהגויות מסוימות ולמעבר אבולוציוני למין שהוא, למשל, לגמרי מונוגמי או פוליגמי לחלוטין. ההתנהגות השיתופית של זכרים מונוגמיים, למשל, יכולה לכלול טיפול אבהי בצעירים ויכולת לזהות ולהשתייך לזכרים שיתופיים אחרים, מה שהופך אותם לחזקים יותר בתחרות עם אסטרטגיות אחרות.
"הם מסוגלים למצוא אחד את השני וליצור מושבות, וככל שהמושבות גדלות כך הן מתעצמות מול הברברים בשער. ואז הם נפרדים משאר האוכלוסייה כמין מונוגמי נפרד, "אמר סינרו.
זה אולי נשמע כמו מעט יותר מסיפור סיפורים, אבל למעשה זה עולה ממערכת של משוואות מתמטיות המבוססות על תורת המשחקים וגנטיקה של אוכלוסיות, והוא נתמך על ידי מחקר מקיף בהתנהגות וגנטיקה של בעלי חיים.
המאמר החדש מתבסס על המחקר בן עשרות שנים של Sinervo על התנהגויות הזדווגות בלטאות הצדדיות של קליפורניה. הוא הראה ששלושה צבעי גרון מתכתבים עם התנהגויות שונות אצל הלטאות הזכריות: זכרים מונוגמיים כחולי גרון יוצרים שותפויות ומשתפים פעולה כדי להגן על הטריטוריות שלהם ועל בני זוגם; זכרים כתום גרון הם אגרסיביים מאוד וגוזלים טריטוריות ומזדווגים מלטאות אחרות; וזכרים צהובי גרון מתגנבים לטריטוריות של זכרים אחרים כדי להזדווג.
התחרות בין האסטרטגיות הללו לובשת צורה של משחק מספריים-נייר אבן שבו תוקפים כתומים מביסים משתפי פעולה כחולים, שמביסים נעלי ספורט צהובות, שמביסות תוקפנים כתומים. לפיכך, אין סוג אחד שיכול לשלוט באוכלוסייה, והשפע של כל אחד מהם עולה ויורד במחזוריות.בשנת 2007, סינרבו ומשתפי הפעולה שלו גילו את אותה דינמיקה בלטאה האירופית הנפוצה הקשורה רחוק.
"אז התחלתי לחשוב שאותו דבר יכול לקרות ביונקים", אמר סינרבו.
במאמר החדש, סינרבו ושניים ממשתפי הפעולה הוותיקים שלו - אלכסיס צ'יין במרכז הלאומי למחקר מדעי (CNRS) במוליס, צרפת, ודונלד מיילס ב-CNRS ובאוניברסיטת אוהיו - הכלילו את העיתון. מערכת מספריים והרחיבה אותה כך שתכלול התנהגויות נוספות כגון טיפול אבהי בצאצאים (קשור למונוגמיה). הם התמקדו באסטרטגיות גבריות כדי לפשט את הניתוח. Sinervo תיעדה אסטרטגיות נשיות מקבילות בלטאות עם כתמים מהצד והיא פועלת כעת לשילוב אסטרטגיות נשיות במודל הכללי.
שלושת האסטרטגיות ההתנהגותיות הזכריות המיוצגות במודל הן: - פוליגיניה, המאופיינת בתוקפנות לשמירה על שטחים גדולים החופפים למספר נקבות, אך ללא טיפול אבהי בצאצאים, כפי שניתן לראות במערכות הזדווגות פוליגמיות שבהן זכר אחד מזדווג עם נקבות מרובות; - מונוגמיה, הכוללת תוקפנות נמוכה יותר ושטחים קטנים יותר, עם שיתוף פעולה בגבולות טריטוריאליים והשקעה בטיפול אבהי; ו- Sneak, אסטרטגיה לא טריטוריאלית ללא טיפול אבהי, וכתוצאה מכך התנהגות מתגנבת במערכות טריטוריאליות אחרות.
באמצעות מחשב כדי להפעיל מודל מתמטי של אסטרטגיות אלה, החוקרים דימו את התפתחותן של מערכות הזדווגות על פני 1,000 דורות, תוך שינוי החוזק של פרמטרים שונים בכל סימולציה. בתחילת הסימולציות, ההנחה הייתה שהגנים הקובעים את האסטרטגיות השונות נמצאים בכמות שווה באוכלוסייה.
תוצאות הסימולציות חשפו ארבע תוצאות יציבות מבחינה אבולוציונית שנקבעו על ידי האינטראקציות והתמורה (במונחים של הצלחה רבייה) של האסטרטגיות ההתנהגותיות השונות. איזו תוצאה יציבה תופיע תלויה בכמה יתרון מספקת כל התנהגות.
אחד הגורמים המרכזיים המשפיעים על האפקטיביות של אסטרטגיה נתונה הוא היכולת של זכר לזהות לאיזו קבוצת התנהגות משתייכים גברים אחרים ולבחור בשכונה להתיישב בה, שבה לאסטרטגיה שלו יהיה יתרון תחרותי. זכרים שיתופיים ומונוגמיים צריכים לזהות ולהשתייך לזכרים שיתופיים אחרים, ואילו זכרים אגרסיביים, פוליגינים רוצים להימנע מזכרים אגרסיביים אחרים ולמצוא זכרים שיתופי פעולה שעל הטריטוריות שלהם הם יכולים להשתלט.
"הכל תלוי בכמה אתה טוב במציאת השכונה הנכונה, או כמה אתה טוב בשיתוף פעולה ובטיפול אבהי. על ידי שינוי הפרמטרים הללו במודל, הצלחנו למצוא את ארבעת המצבים השונים היציבים מבחינה אבולוציונית," אמר סינרבו.
תוצאה יציבה אחת היא דינמיקת הסלע-נייר-מספריים המתועדת בלטאות, עם הדו-קיום של כל שלוש האסטרטגיות הגבריות. תוצאה יציבה נוספת היא הדו-קיום של פוליגניה והתגנבות.
ישנן שתי תוצאות יציבות שבהן רק אסטרטגיה אחת שורדת, או פוליגניה או מונוגמיה. שילוב של פוליגניה ומונוגמיה הוא נדיר ולא יציב, ובסופו של דבר מוביל למערכת טהורה של זה או אחר.
בהתייחס לנתונים האמפיריים, החוקרים מצאו עדויות במחקרים על התנהגות מכרסמים וטריטוריאליות של מערכות ההזדווגות והאסטרטגיות ההתנהגותיות המתוארות במודל. יש אפילו סוג של עכברוש שומה שנמצא בדרום אפריקה שמציג את שילוב הסלע-נייר-מספריים של כל שלוש האסטרטגיות הזכריות שגילה סינרו בלטאות.הוא ציין כי בעוד שהכרה הדדית באסטרטגיות גבריות מבוססת על צבעי הגרון אצל הלטאות, אצל יונקים יש סיכוי גבוה יותר שהיא מתווכת על ידי ריחות. "זה שם, אבל אנחנו לא רואים את זה. ראינו את זה רק בלטאות בגלל הצבעים העזים שלהן", הוא אמר.
החוקרים ניתחו את העץ הפילוגנטי של המכרסמים (המייצג את היחסים האבולוציוניים בין מיני מכרסמים) ומצאו את אותן הדפוסים שראו בסימולציות. מינים בבסיס העץ הפילוגנטי, קרוב יותר לאב הקדמון המשותף של כל המכרסמים, נוטים להיות מופקרים, עם אסטרטגיות הזדווגות מרובות. פוליגניה ומונוגמיה מתרחשים לעתים רחוקות מאוד יחד, אבל הם מופיעים לעתים קרובות אצל מינים אחיים, מה שמצביע על כך שהם חרגו מאוכלוסיית אבות של אסטרטגיות מעורבות.
המודל הראה שמעברים אבולוציוניים במערכות הזדווגות מונעים במידה רבה על ידי עלייה ביתרונות של התנהגויות מונוגמיות. במכרסמים, מונוגמיה היא המעבר האבולוציוני הנפוץ ביותר מאב קדמון מופקר, ויותר מכרסמים הם מונוגמיים מאשר פוליגינים.בסימולציות, פוליגניה טהורה היא תוצאה נדירה יחסית. "אסטרטגיית ההתגנבות פולשת בקלות לפוליגיניה", הסביר סינרו.
טיפול אבהי בצאצאים נמצא בכל המינים המונוגמיים, התומכים בהנחה מרכזית הקושרת טיפול אבהי לאבולוציה של המונוגמיה.
"הפקרות היא נפוצה מאוד, ויכולה לכלול שתיים או שלוש אסטרטגיות שונות. אבל הדבר הנחמד הוא ששיתוף פעולה ומונוגמיה שכיחים הרבה יותר ממה שמישהו הבין", אמר סינרבו. "תדירות המונוגמיה במכרסמים היא כ-26 אחוז, הרבה יותר מאשר אצל יונקים באופן כללי ודומה לפרימטים."
המודל מניח שהאסטרטגיות ההתנהגותיות הללו מבוססות גנטית. עדויות התומכות בכך כוללות מחקר על תפקידו של הורמון וזופרסין (וההורמון הקשור אליו) בהתנהגויות חברתיות מורכבות במינים רבים, כולל מכרסמים ובני אדם. בשרקני הערבה המונוגמיים, למשל, וזופרסין נקשר לחיבור זוגי, שמירה על בני הזוג וטיפול אבהי.בכמה שושלות מכרסמים, מעברים אבולוציוניים בין מונוגמיה לפוליגיניה נקשרו למוטציה בגן קולטן וזופרסין.
השפעות הגנים שבבסיס התנהגויות מונוגמיות עשויות אפילו להניע את האבולוציה של צורות מתקדמות יותר של חברתיות. מינים חברתיים מאוד של מכרסמים - כמו חולדות חפרפרת, שחלקן חיות במושבות שבהן רק זוג אחד מתרבה - מקורם בשושלות מונוגמיות.
סינרבו ומחבריו אינם טוענים שלמשאבים ולגורמים אקולוגיים חיצוניים אחרים אין תפקיד באבולוציה של מערכות הזדווגות. אבל המודל הגנטי נותן תחזיות שעומדות בקנה אחד עם נתוני המכרסמים ויכול להסביר מקרים שבהם מערכת ההזדווגות של מין לא תואמת את אקולוגיית המשאבים שלו.
הכותבים גם הכירו שהתנהגות בעלי חיים יכולה להיות גמישה מאוד ואינה נקבעת לחלוטין על ידי גנטיקה. זה נכון במיוחד אצל בני אדם, שהתנהגותם מושפעת כל כך מגורמים תרבותיים וסביבתיים.במונחים של מערכות הזדווגות, ניתן לתאר את המין שלנו כמופקר, אך עם שיעורים גבוהים מאוד של מונוגמיה. סינרבו אמר שהוא רואה קשר בין מונוגמיה להתנהגויות חברתיות שיתופיות עמוקות שהן בליבת המצב האנושי.
"אנחנו יכולים לראות אנלוגים להתנהגות אנושית בבעלי חיים אחרים, אבל אין באמת כמו בני אדם", אמר סינרבו. "יש בנו דחפים התנהגותיים 'מטלטלים' שאינם רחוקים ממכרסמים, אבל המורכבות התרבותית והחברתית שלנו הופכת אותנו לשונים מאוד מרוב היונקים."
