진사회성과 분업

사회 조직

동물의 왕국 내에서 다양한 수준의 사회 조직이 관찰되며, 단순한 것부터 매우 복잡한 것까지 다양합니다. 이러한 시스템은 개인 또는 개체군의 생존과 번식 성공을 크게 향상시킬 수 있습니다. 이 중 진사회성은 사회적 카스트에 기초한 노동 분업을 포함하는 가장 높은 수준의 사회 조직입니다. 그러나 이러한 체계는 자연에서는 거의 관찰되지 않는데, 이는 개인이 큰 생존 또는 번식 비용을 감수하고 다른 사람들을 도와야 하기 때문이다¹. 이타주의(altruism)라고 불리는 이 행동 패턴이 꿀벌과 같은 종에서 처음 관찰되었을 때, 초기 진화 생물학자들은 진화적 적합성에 대한 낡은 정의를 재고하게 되었습니다. 원래의 이론은 개인 수준에서만 적합성을 고려했습니다. 그러나 진사회적 시스템에 비추어 W. D. 해밀턴은 처음으로 포괄적 적합성 이론을 제안했습니다. 이것은 개인의 적합성의 척도에는 해당 개인의 유전자의 일정 비율을 가진 가족 구성원의 생식 적합성이 포함될 수 있다고 가정합니다. 이런 식으로, 개인이 관련 개인의 이익을 위해 개인적인 희생을 하는 것은 진화적으로 의미가 있을 수 있습니다.

관련성

해밀턴의 이론은 두 개인 간에 공유되는 유전자의 비율로 정의되는 관련성(relatedness)의 개념에 의해 주도됩니다. 예를 들어, 한 개체의 유전자 중 50%는 직계 자손과 공유되는 반면, 다음 세대에는 25%만이 존재합니다. 따라서 밀접하게 관련된 개인에 대한 투자는 덜 밀접하게 관련된 개인에 대한 투자보다 더 큰 적합성을 부여한다. 다음 방정식은 이 관계를 설명합니다.

r(관련성) × B(수혜자에 대한 이익) > C(이타주의자에 대한 비용)

이 방정식에서 "수혜자에 대한 이익"(B)은 해당 개인이 낳은 자손의 수가 증가한 것과 같고, "이타주의자에 대한 비용"(C)은 이타주의자가 낳은 자손의 수가 감소한 것과 같습니다. "r"에 "B"를 곱한 곱이 "C"보다 크지 않은 상황에서, 이타주의는 자연선택에 의해 선호되지 않는다. 그러나 관련성이 증가함에 따라 "r"에 "B"를 곱한 값도 증가합니다.따라서 이타주의자와 수신자가 더 밀접하게 관련되어 있을 때 이타적 행동이 더 가능성이 높아집니다.

진사회성

이타적인 행동을 보이는 모든 종이 진사회적인 것으로 간주되는 것은 아닙니다. 궁극적으로 진사회성은 세 가지 주요 특성으로 특징지어집니다. 첫째, 사회적 카스트로의 노동(재생산 포함)의 분업은 일부 개인들로 하여금 가족 구성원의 재생산 성공을 향상시키기 위해 재생산을 포기하도록 이끈다. 다른 특징으로는 여러 세대의 개체가 함께 살고 일하는 겹치는 세대와 부모가 아닌 개체가 자손을 돌보는 데 도움을 주는 협력 무리 돌봄이 있습니다.

진사회성의 잘 알려진 한 가지 예는 꿀벌에 의해 나타납니다. 일반적인 벌집에는 다양한 작업을 수행하는 다양한 그룹의 꿀벌이 포함되어 있습니다. 번식하는 암컷인 여왕벌 한 마리만 벌통에 다시 번식하고 다른 암컷은 일꾼 역할을 합니다. 드론이라고 불리는 생식 수컷은 매우 드뭅니다. 꿀벌은 개미와 말벌과 함께 Hymenoptera 목에 속합니다^2-3. 이 순서는 가장 진사회적 인 종을 포함하지만 진사회적 인 유일한 순서는 아닙니다. 진사회적 종을 포함하는 다른 그룹에는 흰개미, 해양 딱지 새우, 벌거 벗은 두더지 쥐가 있습니다. 어떤 사람들은 인간이 진사회적일 수 있다고 제안하기도 합니다. 세대가 겹치고 협력적인 무리 보살핌이 일반적으로 존재하지만, 인간은 생식 그룹과 비생식 그룹을 구분하지 못하는 것으로 보입니다. 비록 완벽하게 들어맞지는 않지만, 진사회성과 이타주의의 측면은 인간에게서 자주 관찰되며 우리 자신의 사회 구조에서 큰 역할을 합니다.

비 진사회적 공동체 구조가 훨씬 더 일반적으로 관찰되지만, 진사회적 성은 그것이 발견되는 종에 진화적 이점을 부여합니다. 진사회성의 진화를 설명하기 위해 두 가지 주요 가설이 제안되었는데, 생태학적 가설(ecological hypothesis)과 반수체-이배체(haplo-diploidy) 가설이다.

첫 번째 가설인 생태 가설은 진사회적 구조를 선호할 수 있는 많은 생태학적 동인을 고려합니다. 여기에는 진사회적 공동체가 공통 둥지 위치를 활용하고, 포식자로부터 집단을 보호하고, 개인 간의 경쟁을 줄이는 능력이 포함됩니다. 두 번째 이론인 하플로-이배체 가설(haplo-diploidy hypothesis)은 꿀벌과 개미를 포함한 많은 진사회적 집단의 복잡한 유전 구조를 고려합니다. 이 그룹에서 수컷은 일반적으로 반수체를 나타냅니다. 이것은 그들이 각 염색체의 사본 하나만 가지고 있다는 것을 의미하며, 따라서 여성의 유전 정보의 절반을 포함하고 있습니다. 그 결과, 아버지는 유전자의 100%를 딸에게 물려주고, 이배체인 어머니는 50%를 물려준다. 따라서, 반수체-이배체(haplo-diploid) 종에서 자매 간의 관련성을 계산할 때, 유전자의 75%가 공유된다. 이것은 이배체 종에서 관찰되는 50%보다 훨씬 많습니다. 자매들 사이의 친밀감이 증가하면 식민지의 일꾼들이 일반적으로 여성만 있고 식민지의 이익을 위해 함께 일할 수 있는 이유를 설명할 수 있다. 이 패턴은 반수체 수컷과 이배체 암컷을 포함하는 꿀벌에서 볼 수 있습니다⁴. 그러나 모든 진사회적 종이 반수체를 나타내는 것은 아닙니다. 생태학적 가설과 하플로-이배체 가설은 모두 진사회성의 진화에 중요한 역할을 할 가능성이 있습니다.

추가 참고 자료:

1. Sun, Q., 외. (2018). '진사회적 곤충의 죽음의 위험과 보상 관리.' Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 373(1754).
2. Krasnec, M. O. 및 MD 브리드 (2012). '진사회적 진화와 사회적 곤충의 인식 시스템.' 고급 특급 med Biol 739 : 78-92.
3. 뫼니에, J. (2015). '사회적 면역과 곤충에서 사는 집단의 진화.' Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 370 (1669).
4. 홀랜드, J. G., et al. (2013). '진사회적 곤충의 주요 생활사 사건에 대한 여왕 통제.' Biol Lett 9 (3) : 20130056.

찰스 다윈은 꿀벌 문제를 가지고 있었다. 꿀벌들은 여왕벌을 위해 벌통을 만들었지만, 먹이를 모으고 새끼들을 돌보는 일벌들은 자신의 새끼를 갖지 못했습니다. 이러한 행동을 이타주의라고 하며, 자신의 비용으로 다른 동물에게 이익을 주는 동물의 행동입니다. 자연선택을 통한 진화가 적자의 번식 능력에 의해 주도되었다면, 꿀벌은 왜 존재했을까? 벌이 벌집을 만드는 것과 같은 단순한 본능은 나의 모든 이론을 뒤엎기에 충분할 수 있다고 다윈은 썼다. 당시에는 그러한 자기희생적인 행동에 대해 제대로 설명할 수 없었지만, 나중에 그는 그 특성이 가족에게 도움이 된다면 집단에 존재할 수 있을 것이라고 제안했습니다.

다윈은 유전학이라는 핵심 지식을 놓치고 있었는데, 이는 그가 형질이 어떻게 유전되고 전달되는지 모른다는 것을 의미했다. 그러나 수도사 그레고르 멘델은 그렇게 했다. 유전학과 유전학에 대한 그의 창립 연구는 1866년에 발표되어 잠재적인 단서를 제시했습니다. 다른 과학자들은 두 개체가 얼마나 많은 유전자를 공유하는지가 관련성이 이타주의 진화의 열쇠라고 제안했습니다. 예를 들어, 형제자매는 유전자의 50%를 공유하는 반면 사촌은 12.5%를 공유합니다. 유전적 관점에서 볼 때, 자신을 돕는 것보다 친척이 당신에게 상처를 주더라도 돕는 것이 더 나은 지점이 있어야 했습니다.

1964년, 진화생물학자이자 경제학자인 WD 해밀턴(WD Hamilton)은 이 시점이 언제인지를 수학적으로 설명하기 위한 방정식을 만들었다. 방정식은 r x B > C로 정의되며, "R"은 행위자와 수혜자 사이의 유전적 관련성입니다. "B"는 수혜자에 대한 체력 혜택이고, "C"는 배우에게 지급되는 비용이다. r x B가 C> 경우 이타적으로 행동하는 것이 좋습니다.

WD Hamilton의 방정식은 꿀벌 사회가 어떻게 진화하고 존재할 수 있는지 설명하는 데 도움이 됩니다. 오늘날 우리는 꿀벌 사회와 그와 같은 사회를 진사회적이라고 부르는데, 이는 1966년 수잔 바트라(Suzanne Batra)가 협력적인 무리 사육을 하는 꿀벌 유형을 연구하면서 만든 문구입니다. 그 이후로 과학자들은 수많은 동물 사회에서 진사회성을 문서화했습니다. 꿀벌, 개미, 흰개미와 같은 많은 동물은 곤충이지만 일부는 벌거벗은 두더지쥐와 같은 포유류입니다.

진사회성은 동물이 실천하는 가장 높은 수준의 사회 조직으로 간주됩니다. 대부분의 진사회사회가 가지고 있는 공통점은 세 가지다. 그들은 공동으로 무리를 기르는데, 이는 꿀벌처럼 많은 동물들이 다른 동물의 새끼를 키우기 위해 함께 일한다는 것을 의미합니다. 그들은 세대가 겹치는데, 이는 형제자매가 - 이 나이 든 벌거벗은 두더지쥐 - 가 더 어린 형제자매를 돌볼 수 있다는 것을 의미한다... 그리고 이 잎꾼개미들에서 볼 수 있듯이, 보통 생식 카스트 사이에 노동의 분업이 있다.

진사회성의 진화에는 두 가지 가설이 있다. 첫 번째는 하플로-이배체 가설(haplo-diploidy hypothesis)입니다. 꿀벌과 개미는 인간처럼 두 개의 성염색체를 가지고 있지 않습니다. 수컷 꿀벌은 한 세트의 염색체만 가지고 있습니다. 그들은 자신을 낳은 여왕으로부터 모든 유전자를 얻습니다. 반면에 암컷은 이배체이며 이배체인 여왕으로부터 한 세트, 일반적으로 다른 벌통에서 온 수컷으로부터 한 세트를 얻습니다. 여왕벌은 짝짓기를 통해 얻은 정자를 저장하는데, 이는 대부분의 일개미가 소수의 잠재적 수컷 파트너의 정자만을 사용하여 만들어진다는 것을 의미한다. 이것은 평균적으로 자매들이 어머니나 가상의 딸들보다 더 많은 유전자를 공유한다는 것을 의미하며, 따라서 형제자매를 키우기 위해 함께 일하는 것이 진화적으로 유익하다. 그러나 모든 진사회적 종이 이러한 유형의 성 결정을 가지고 있는 것은 아닙니다. 생태학적 가설은 동물의 서식지가 진사회적 삶을 유익하게 만들 수 있음을 시사합니다. 예를 들어, 흰개미는 죽은 나무에서 먹이를 모으기 위해 함께 일해야 하며 함께 살면 이웃 군체와 싸우거나 포식자로부터 보호를 받는 데 도움이 될 수 있습니다.

이 실습에서 귀하와 귀하의 급우들은 진사회적 사회와 고독한 사회를 모두 시뮬레이션하기 위해 일련의 연습을 수행합니다. 한 전략이 다른 전략보다 더 효과적입니까?