Половой отбор и выбор партнера

Выбор сопряжений

Эволюционная приспособленность в значительной степени определяется способностью организма выживать и успешно производить потомство. Решающее значение в этом процессе имеет половой отбор, который играет большую роль в определении брачных пар и, таким образом, какие гены передаются следующему поколению. Часто интенсивная конкуренция за партнеров в популяции оказывает селективное давление на признаки, связанные с ухаживанием и совокуплением. Естественный отбор, возникающий в результате этого давления, называется половым отбором. Признаки, отобранные половым путем, включают в себя такие характеристики, как орнамент или окраска с единственной целью привлечения партнеров. Эти черты также могут служить для усиления различия между самцами и самками внутри вида, называемого половым диморфизмом. Диморфизм и другие признаки, отбираемые половым путем, помогают особям вида определить приспособленность потенциальных партнеров и выбрать подходящего партнера для размножения. Этот тип отбора встречается у большинства видов, от насекомых до человека и многих других.

Межполовой и внутриполовой отбор

Существует два основных типа полового отбора: межполовой (межполовой) и внутриполовой (внутриполовой) отбор. Межполовой отбор происходит в результате взаимодействия между самцами и самками одного вида. Один пол, как правило, самцы, развивает и проявляет черты или модели поведения, чтобы привлечь противоположный пол. Примерами таких черт являются оперение птиц, брачные крики лягушек и брачные демонстрации у рыб. Напротив, внутриполовой отбор происходит между представителями одного пола. Конкуренция между самцами является обычным явлением, как и с оленями или рогатыми жуками, которые борются за доминирование и способность спариваться с находящимися рядом самками. В таких случаях половой отбор воздействует на признаки, способствующие конкуренции между особями одного пола. Например, силу и размер «рога» рогатых жуков или размер рогов у оленей. Как межполовой, так и внутриполовой отбор влияют на развитие признаков полового отбора у многих видов.

Сигнализация приспособленности и оперативного соотношения полов (OSR)

Проявление признаков, отобранных половым путем, может быть важным сигналом индивидуальной приспособленности к потенциальным партнерам. Такие сигналы часто являются энергетически дорогостоящими и, таким образом, указывают на здоровье, генетику и состояние питания человека. Часто, хотя и не всегда, эти черты проявляются самцами для привлечения самок. Это результат разницы в энергетических вложениях в производство и выращивание потомства. Женские яйцеклетки производятся в меньшем количестве и с более высокими энергетическими затратами, чем мужская сперма, что побуждает самок быть более избирательными в выборе партнера. Уровень конкуренции за партнера может быть количественно определен с помощью операционного соотношения полов (OSR). OSR основан на соотношении половозрелых самцов и самок в популяции и часто смещен в сторону самцов в группах, которые содержат больше самцов, или в популяциях, в которых самцы спариваются с несколькими самками. Тем не менее, OSR может быть искажен несколькими факторами, включая относительный вклад каждого пола в родительскую заботу, процессы связывания партнера и общую скорость воспроизводства^1-2.

Поскольку ОРС часто имеет асимметрию самцов, самцы того или иного вида, как правило, испытывают более сильное межполовое и внутриполовое давление отбора. В этом контексте естественный отбор благоприятствовал развитию признаков, привлекающих самок или конкурирующих с другими самцами, даже когда эти черты сопряжены со значительными энергетическими или физическими издержками. Черты, привлекающие самок, например, часто яркие или кричащие, что делает особей более заметными для хищников. Эти черты могут требовать значительного количества энергии для выработки и могут снижать иммунную функцию у людей. Кроме того, самцы подвергают себя риску, соревнуясь с другими самцами. Битвы между самцами, брачные танцы, вокализации и демонстрации часто не только физически требовательны, но и могут быть громкими, яркими и отвлекающими, снижая осведомленность хищников и потенциально раня людей. Из-за этого естественный отбор и половой отбор часто вступают в конфликт, как бы тяну такие признаки в противоположных направлениях. Влияние естественного отбора не позволяет признакам, полученным половым путем, стать слишком экстравагантными. В результате, сексуально связанные черты, которые значительно снижают способность индивидуума выжить достаточно долго для спаривания, будут отбираться. Этот баланс между естественным и половым отбором приводит к тому, что большинство особей в популяции проявляют приспособленность и половые признаки среднего или среднего качества, чтобы максимизировать репродуктивный успех и выживание.

Компромисс: половой отбор против естественного отбора

Тем не менее, в уникальных обстоятельствах черты, отобранные половым путем, могут не быть ограничены давлением выживания. Например, птицы семейства «райских» включают в себя множество видов, которые населяют отдаленные районы, лишенные естественных хищников. В результате у самцов развилась экстравагантная окраска и брачные демонстрации, которые обычно отбираются из-за хищничества. Такой «безудержный отбор» может привести к появлению красивых и богато украшенных видов. К сожалению, из-за деятельности человека появление новых хищников, таких как кошки, угрожает выживанию этих исчезающих видов.

Понимание полового отбора влияет на то, как мы рассматриваем черты животных, поведение и выбор партнера, включая людей³. Половой отбор часто включает в себя нечто большее, чем визуальные сигналы, и многие виды полагаются исключительно на запах или звук для поиска партнеров. У людей влияние запаха было продемонстрировано в эксперименте Wedekind et al., который показал женское предпочтение запаха самцов, которые генетически отличались от других 4. Повышенное генетическое разнообразие, особенно в том, что касается иммунной функции, может обеспечить потомству большую приспособленность. Таким и другими способами половой отбор повлиял на то, как люди и организмы всех типов развиваются, ведут себя, выбирают партнеров и размножаются.

Дополнительные материалы:

1. Вердаде, Л. М. (1996). «Влияние охотничьего давления на социальное поведение позвоночных». Rev Bras Biol 56(1): 1-13.
2. Лифшиц, Н. и К. С. Сент-Клер (2016). «Цветные декоративные признаки могут быть эффективными и неинвазивными индикаторами воздействия загрязнения на дикую природу». Conserv Physiol 4(1): корова028.
3. Станьон, Р. и Ф. Бигони (2014). «Половой отбор и эволюция поведения, морфологии, нейроанатомии и генов у людей и других приматов». Neurosci Biobehav Rev 46P4: 579-590.
4. Wedekind, C. and S. Furi (1997). «Предпочтения в отношении запаха тела у мужчин и женщин: стремятся ли они к конкретным комбинациям MHC или просто к гетерозиготности?» Proc Biol Sci 264(1387): 1471-1479.

Герберт Спенсер впервые ввел в оборот фразу «выживание наиболее приспособленных» в 1864 году, чтобы описать наблюдения Дарвина за естественным отбором. Одним из способов количественной оценки приспособленности особи является количество потомства, которое она может дать следующему поколению, таким образом, организм может улучшить свою приспособленность, производя больше потомства, которое затем способно успешно воспроизводить себя. Размножение является важнейшим элементом приспособленности, и организмы, размножающиеся половым путем, должны спариваться, чтобы передать свои гены следующему поколению. Это означает, что для организмов, размножающихся половым путем, конкуренция за партнеров становится ключевой частью приспособленности.

Это давление с целью найти партнера приводит к явлению, известному как половой отбор - тип отбора, который воздействует на черты, связанные со спариванием и ухаживанием. Как правило, половой отбор более интенсивен для того пола, который вкладывает наименьшее количество энергии в размножение. Поскольку сперма энергетически недорога в производстве, самцы, как правило, несут на себе основную тяжесть давления полового отбора. И наоборот, яйцеклетки энергетически дороги для производства и последующего созревания. Это означает, что самки должны быть более избирательными при выборе партнеров, а самцы должны вкладывать значительные ресурсы в привлечение самок. Это наблюдение связано с операционным соотношением полов, или OSR, которое представляет собой соотношение половозрелых самцов и фертильных самок. Часто OSR смещен в сторону самцов из-за их более длительной репродуктивной жизни.

Из-за часто интенсивного давления полового отбора, с которым сталкиваются самцы, многие виды животных демонстрируют экстравагантные украшения, которые отличают самцов от самок. Когда самцы и самки одного и того же вида кажутся фенотипически различными, мы называем это половым диморфизмом. Половой отбор, однако, не ограничивается только мужскими украшениями. Существует два типа полового отбора: интерсексуальный и интрасексуальный. При интерсексуальном отборе один пол, обычно самцы, проявляют определенную черту или поведение с целью привлечения и спаривания с противоположным полом. Внутриполовой отбор, с другой стороны, происходит между представителями одного пола. Например, самцы морских львов соревнуются за господство над лежбищами самок. Здесь внутриполовой отбор воздействует на физиологию морского льва, чтобы сделать его достаточно большим, чтобы конкурировать с другими самцами за группу самок. Но с такими атрибутами, как яркие цвета и больший размер, приходят и затраты. Например, повышенная заметность для хищников, или снижение иммунитета из-за перепроизводства андрогенов. Это означает, что естественный отбор и половой отбор часто противоречат друг другу, тяну признаки в противоположных направлениях. Из-за этого люди с исключительно высокими или низкими показателями качества встречаются редко. Вместо этого ожидается, что особи среднего качества составят большую часть популяции.

В этой лаборатории вы будете проводить моделирование сценариев спаривания, в которых самки и самцы могут выбирать себе партнера на основе различного количества информации о качестве их потенциального партнера.