Eusocialità e divisione del lavoro

Charles Darwin aveva un problema con le api. Le api costruivano alveari lavorando per una regina, ma le operaie, che raccoglievano il cibo e si prendevano cura dei piccoli, non avevano piccoli propri. Questo comportamento è indicato come altruismo, il comportamento di un animale che avvantaggia un altro a proprie spese. Se l'evoluzione attraverso la selezione naturale è stata guidata dalla capacità del più adatto di riprodursi, perché sono esistite le api? Istinti semplici come le api che costruiscono un alveare potrebbero essere sufficienti per rovesciare la mia intera teoria, ha scritto Darwin. A quel tempo, non aveva una buona spiegazione per tale comportamento di auto-sacrificio, anche se in seguito proseguì suggerendo che forse il tratto poteva esistere in una popolazione se aiutava la famiglia.

A Darwin mancavano le conoscenze chiave, la genetica, il che significava che non sapeva come i tratti venivano ereditati o tramandati. Ma il monaco, Gregor Mendel, lo fece. Il suo lavoro di fondazione sulla genetica e l'ereditarietà fu pubblicato nel 1866 aprendo potenziali indizi. Altri scienziati hanno poi suggerito che la parentela, il numero di geni condivisi da due individui, è stata la chiave per l'evoluzione dell'altruismo. Ad esempio, i fratelli condividono il 50% dei loro geni mentre i cugini di primo grado condividono il 12,5%. Doveva esserci un punto in cui, da un punto di vista genetico, era meglio aiutare il tuo parente anche se ti faceva male piuttosto che aiutare te stesso.

Nel 1964, il biologo evoluzionista ed economista WD Hamilton creò un'equazione per descrivere matematicamente quando si trovava questo punto. L'equazione è definita come r x B > C. "R" è la parentela genetica tra l'attore e il ricevente. "B" è il beneficio di fitness per il ricevente... e "C" è il costo per l'attore. Se r x B > C, è benefico agire altruisticamente.

WD: L'equazione di Hamilton aiuta a spiegare come la società delle api può evolversi ed esistere. Oggi chiamiamo eusociale la società delle api e società simili, una frase coniata da Suzanne Batra nel 1966 mentre studiava un tipo di ape che praticava l'allevamento cooperativo della covata. Da allora, gli scienziati hanno documentato l'eusocialità in numerose società animali. Molti come le api, le formiche e le termiti sono insetti... ma alcuni sono mammiferi come i ratti talpa nudi.

L'eusocialità è considerata il più alto livello di organizzazione sociale praticato dagli animali. Ci sono tre cose che la maggior parte delle società eusociali hanno in comune. Praticano l'allevamento in comune, il che significa che, come nelle api, molti animali lavoreranno insieme per allevare i piccoli di un altro. Hanno generazioni che si sovrappongono, il che significa che i fratelli - come questa talpa nuda più anziana - possono prendersi cura dei fratelli più piccoli... e c'è una divisione del lavoro, di solito tra le caste riproduttive, come dimostrato da queste formiche tagliafoglie.

Ci sono due ipotesi per l'evoluzione dell'eusocialità. La prima è l'ipotesi dell'aplo-diploidia. Le api e le formiche non hanno due cromosomi sessuali come gli esseri umani. Le api maschi hanno solo una serie di cromosomi. Prendono tutti i loro geni dalla regina che li ha deposti. Le femmine, d'altra parte, sono diploidi e ricevono un set dalla loro regina, che è anche diploide, e uno set da un maschio, in genere da un alveare diverso. Le regine immagazzinano lo sperma dell'accoppiamento, il che significa che la maggior parte delle operaie verrà creata utilizzando lo sperma di pochi potenziali partner maschili. Ciò significa che, in media, le sorelle condividono più geni tra loro di quanto non facciano con le loro madri o ipotetiche figlie, quindi è evolutivamente vantaggioso lavorare insieme per crescere i loro fratelli. Tuttavia, non tutte le specie eusociali hanno questo tipo di determinazione del sesso. L'ipotesi ecologica suggerisce che l'habitat di un animale potrebbe rendere benefico lo stile di vita eusociale. Ad esempio, le termiti devono lavorare insieme per raccogliere cibo dal legno morto e vivere insieme può aiutarle a combattere le colonie vicine o a trovare protezione dai predatori.

In questo laboratorio, tu e i tuoi compagni di classe eseguirete una serie di esercizi per simulare sia le società eusociali che quelle solitarie. Una strategia funziona meglio dell'altra?