Eusociality وتقسيم العمل

التنظيم الاجتماعي

لوحظت مستويات متفاوتة من التنظيم الاجتماعي داخل مملكة ، تتراوح من البسيطة إلى المعقدة للغاية. يمكن لهذه الأنظمة أن تعزز بشكل كبير البقاء على قيد الحياة والنجاح الإنجابي للفرد أو السكان. من بين هؤلاء ، تعد eusociality أعلى مستوى من التنظيم الاجتماعي ، حيث تنطوي على تقسيم العمل على أساس الطبقات الاجتماعية. ومع ذلك ، نادرا ما يتم ملاحظة هذا النظام في الطبيعة ، لأنه يتطلب من الأفراد مساعدة الآخرين في السكان بتكاليف بقاء أو إنجابيات كبيرة لأنفسهم ¹ . عندما لوحظ هذا النمط السلوكي ، المسمى الإيثار ، في الأصل في أنواع مثل نحل العسل ، تسبب في قيام علماء الأحياء التطورية الأوائل بإعادة النظر في تعريفهم القديم للياقة التطورية. نظرت النظريات الأصلية في اللياقة البدنية فقط على المستوى الفردي. ومع ذلك ، في ضوء النظم الاجتماعية ، اقترح دبليو دي هاملتون لأول مرة نظرية اللياقة الشاملة. يفترض هذا أن مقياس لياقة الفرد يمكن أن يشمل اللياقة الإنجابية لأفراد الأسرة ، الذين يحملون أيضا نسبة من جينات هذا الفرد. بهذه الطريقة ، يمكن أن يكون من المنطقي التطوري أن يقدم الأفراد تضحيات شخصية لصالح الأفراد ذوي الصلة.

الارتباط

نظرية هاملتون مدفوعة بمفهوم الارتباط ، والذي يعرف بأنه نسبة الجينات المشتركة بين شخصين. على سبيل المثال ، يتم مشاركة 50٪ من جينات الفرد مع ذرية مباشرة ، بينما يوجد 25٪ فقط في الجيل التالي. وبناء على ذلك، فإن الاستثمار في فرد وثيق الصلة يمنح ملاءمة أكبر من الاستثمار في الأفراد الأقل ارتباطا. تصف المعادلة التالية هذه العلاقة:

r (الارتباط) × ب (فائدة للمتلقي) > ج (التكلفة على الإيثار)

في هذه المعادلة ، "المنفعة للمتلقي" (ب) تعادل الزيادة في عدد النسل الذي ينتجه هذا الفرد بينما "التكلفة للإيثار" (ج) تعادل الانخفاض في عدد النسل الذي ينتجه الإيثار. في الحالات التي لا يكون فيها ناتج "r" مضروبا في "B" أكبر من "C" ، لا يفضل الانتقاء الطبيعي الإيثار. ومع ذلك ، مع زيادة الارتباط ، تزداد قيمة "r" في "B". وبالتالي ، يصبح السلوك الإيثاري أكثر احتمالا عندما يكون الإيثار والمتلقي أكثر ارتباطا.

Eusociality

لا يعتبر كل الأنواع التي تظهر سلوكا إيثاريا اجتماعيا. في النهاية ، تتميز eusociality بثلاث سمات رئيسية. أولا ، يؤدي تقسيم العمل (بما في ذلك التكاثر) إلى طبقات اجتماعية إلى تخلي بعض الأفراد عن التكاثر لتعزيز النجاح الإنجابي لأفراد الأسرة. تشمل الخصائص الأخرى الأجيال المتداخلة ، حيث يعيش الأفراد من أجيال متعددة ويعملون معا ، بالإضافة إلى رعاية الحضنة التعاونية ، حيث يساعد الأفراد من غير الوالدين في رعاية النسل.

أحد الأمثلة المعروفة على eusociality يعرضه نحل العسل. تحتوي خلية النحل النموذجية على مجموعات مختلفة من النحل تؤدي مهام متنوعة. أنثى إنجابية واحدة فقط ، ملكة النحل ، تعيد توطين الخلية بينما تعمل الإناث الأخريات كعاملات. الذكور الإنجابيون ، الذين يطلق عليهم الطائرات بدون طيار ، غير شائعين إلى حد ما. ينتمي نحل العسل إلى رتبة غشاء البكارة جنبا إلى جنب مع النمل والدبابير ^2-3 . يحتوي هذا النظام على أكثر الأنواع الاجتماعية ، ولكنه ليس الترتيب الوحيد مع eusociality. تشمل المجموعات الأخرى التي تحتوي على أنواع eusocial النمل الأبيض والروبيان البحري والجرذان الخلد العارية. حتى أن البعض اقترح أن البشر قد يكونون اجتماعيين. على الرغم من وجود أجيال متداخلة ورعاية الحضنة التعاونية بشكل عام ، يبدو أن البشر يفتقرون إلى الفصل بين المجموعات التناسلية وغير الإنجابية. على الرغم من أنها ليست مناسبة تماما ، إلا أن جوانب eusociality والإيثار يتم ملاحظتها بشكل متكرر في البشر وتلعب دورا كبيرا في هيكلنا الاجتماعي.

على الرغم من أن هياكل المجتمعات الاجتماعية غير - eusocial يتم ملاحظتها بشكل أكثر شيوعا ، إلا أن eusociality تمنح مزايا تطورية للأنواع التي توجد فيها. تم اقتراح فرضيتين رئيسيتين لشرح تطور eusociality: الفرضية البيئية وفرضية haplo-diloidy.

الأولى ، الفرضية البيئية ، تأخذ في الاعتبار العديد من الدوافع البيئية التي قد تفضل الهياكل الاجتماعية الأوروبية. وتشمل هذه قدرة المجتمعات الاجتماعية على استخدام مواقع الأعشاش المشتركة ، وتسهيل حماية المجموعة من المفترسة ، وتقليل المنافسة بين الأفراد. النظرية الثانية ، فرضية haplo-diloidy ، تأخذ في الاعتبار البنية الجينية المعقدة للعديد من المجموعات الاجتماعية ، بما في ذلك النحل والنمل. في هذه المجموعات ، عادة ما يظهر الذكور أحادي الصيغة الصبغية. هذا يعني أنهم يحملون نسخة واحدة فقط من كل كروموسوم ، وبالتالي يحتويون على نصف المعلومات الجينية للإناث. نتيجة لذلك ، ينقل الآباء 100٪ من جيناتهم إلى بناتهم بينما تنقل الأمهات ثنائيات الصبغيات 50٪. وفقا لذلك ، عند حساب الارتباط بين الأخوات في الأنواع ثنائية الصبغيات ، يتم مشاركة 75٪ من الجينات. هذا أكثر بكثير من 50٪ التي لوحظت في الأنواع ثنائية الصبغيات. قد تفسر العلاقة المتزايدة بين الأخوات سبب كون العمال في المستعمرة بشكل عام من الإناث حصريا وقادرين على العمل معا لصالح المستعمرة. يظهر هذا النمط في نحل العسل الذي يشمل الذكور أحادي الصيغة الصبغية والإناث ثنائية الصيغة الصبغية ⁴ . ومع ذلك ، لا تظهر جميع الأنواع eusocial ثنائية الصبغيات. من المحتمل أن تلعب كل من الفرضيات البيئية والفردية ثنائية الصبغيات دورا في تطور eusociality.

قراءة متعمقة:

1. صن ، كيو ، وآخرون (2018). "إدارة مخاطر ومكافآت الموت في الحشرات الاجتماعية ". Philos Trans R Soc Lond b Biol Sci 373 (1754).
2. كراسنيك ، إم أو إم دي بريد (2012). "التطور الاجتماعي وأنظمة الاعتراف في الحشرات الاجتماعية". Adv exp med biol 739: 78-92.
3. مونييه ، ج. (2015). "المناعة الاجتماعية وتطور المجموعة التي تعيش في الحشرات". Philos Trans R Soc Lond b Biol Sci 370(1669).
4. هولاند ، جي جي ، وآخرون (2013). "سيطرة الملكة على حدث رئيسي في تاريخ الحياة في حشرة eusocial". بيول ليت 9 (3): 20130056.

كان تشارلز داروين يعاني من مشكلة النحل. قام النحل ببناء خلايا النحل التي تعمل لصالح ملكة ، لكن العمال ، الذين جمعوا الطعام واعتنوا بالصغار ، لم يكن لديهم صغار خاص بهم. يشار إلى هذا السلوك باسم الإيثار ، وهو سلوك يفيد آخر على نفقته الخاصة. إذا كان التطور عن طريق الانتقاء الطبيعي مدفوعا بقدرة الأصلح على التكاثر ، فلماذا يوجد النحل؟ كتب داروين أن مثل هذه الغرائز البسيطة مثل النحل الذي يصنع خلية نحل يمكن أن تكون كافية للإطاحة بنظريتي بأكملها. في ذلك الوقت ، لم يكن لديه تفسير جيد لمثل هذا السلوك التضحية بالنفس ، على الرغم من أنه اقترح لاحقا أنه ربما يمكن أن توجد السمة في السكان إذا ساعدت الأسرة.

كان داروين يفتقد المعرفة الأساسية - علم الوراثة - مما يعني أنه لا يعرف كيف يتم توريث السمات أو تناقلها. لكن الراهب جريجور مندل فعل ذلك. تم نشر عمله التأسيسي في علم الوراثة والميراث في عام 1866 لفتح أدلة محتملة. ثم اقترح علماء آخرون أن الارتباط ، وعدد الجينات التي يشترك فيها شخصان ، كان مفتاح تطور الإيثار. على سبيل المثال ، يشترك الأشقاء في 50٪ من جيناتهم بينما يشترك أبناء العمومة من الدرجة الأولى في 12.5٪. يجب أن تكون هناك نقطة حيث ، من وجهة نظر وراثية ، كان من الأفضل مساعدة قريبك حتى لو كان ذلك يؤذيك بدلا من مساعدة نفسك.

في عام 1964 ، أنشأ عالم الأحياء التطوري والاقتصادي WD Hamilton معادلة لوصف هذه النقطة رياضيا. يتم تعريف المعادلة على أنها r x B > C. "R" هي العلاقة الجينية بين الفاعل والمتلقي. "B" هي فائدة اللياقة البدنية للمتلقي ... و "C" هي تكلفة للممثل. إذا كان r x B > C ، فمن المفيد التصرف بشكل إيثاري.

تساعد معادلة WD Hamilton في شرح كيف يمكن لمجتمع النحل أن يتطور ويتواجد. اليوم ، نسمي مجتمع النحل ومجتمعاته الاجتماعية ، وهي عبارة صاغتها سوزان باترا في عام 1966 عندما درست نوعا من النحل يمارس تربية الحضنة التعاونية. منذ ذلك الحين ، وثق العلماء eusocial عبر العديد من المجتمعات الحيوانية. العديد من النحل والنمل الأبيض حشرات ... لكن بعضها من الثدييات مثل فئران الخلد العارية.

تعتبر Eusociality أعلى مستوى من التنظيم الاجتماعي الذي تمارسه. هناك ثلاثة أشياء تشترك فيها معظم المجتمعات الأوروبية الاجتماعية. إنهم يمارسون تربية الحضنة الجماعية ، مما يعني ، كما هو الحال في النحل ، أن العديد من ستعمل معا لتربية صغار الآخرين. لديهم أجيال متداخلة ، مما يعني أن الأشقاء - مثل فأر الخلد العاري الأكبر سنا - يمكنهم رعاية الأشقاء الأصغر سنا ... وهناك تقسيم للعمل ، عادة بين الطبقات الإنجابية ، كما هو موضح في هذا النمل القاطع للأوراق.

هناك فرضيتان لتطور eusociality. الأول هو فرضية haplo-diloidy. ليس لدى النحل والنمل كروموسومين جنسيين مثل البشر. ذكور النحل لديهم مجموعة واحدة فقط من الكروموسومات. يحصلون على جميع جيناتهم من الملكة التي وضعتهم. من ناحية أخرى ، فإن الإناث ثنائية الصبغيات ويحصلن على مجموعة واحدة من ملكتها ، وهي أيضا ثنائية الصبغيات ، ومجموعة واحدة من ذكر ، عادة من خلية مختلفة. تخزن الملكات المنوية من التزاوج ، مما يعني أن معظم العمال سيتم إنشاؤهم باستخدام المنوية من عدد قليل من الشركاء الذكور المحتملين. هذا يعني أنه في المتوسط ، تشترك الأخوات في جينات مع بعضهن البعض أكثر مما يفعلن مع أمهاتهن أو بناتهن الافتراضيات ، لذلك من المفيد تطوريا العمل معا لتربية أشقائهن. ومع ذلك ، ليس كل الأنواع eusocial لديها هذا النوع من تحديد الجنس. تشير الفرضية البيئية إلى أن موطن يمكن أن يجعل الحياة الاجتماعية مفيدة. على سبيل المثال ، يحتاج النمل الأبيض إلى العمل معا لجمع الطعام من الأخشاب الميتة ويمكن أن يساعدهم العيش معا في محاربة المستعمرات المجاورة أو العثور على الحماية من المفترسة.

في هذا المختبر ، ستقوم أنت وزملاؤك في الفصل بإجراء سلسلة من التمارين لمحاكاة كل من المجتمعات الاجتماعية والانفرادية. هل تعمل إحدى الاستراتيجيات بشكل أفضل من الأخرى؟