Исследователи разработали математическую модель, которая сделала удивительное предсказание: у животных с украшениями самцы эволюционируют из-за напряженности между естественным отбором и половым отбором в два разных подвида, один с яркими, «дорогими» украшениями для привлечения самок, а другой — с приглушенными. , "недорогие" украшения.«Украшение действительно существует в природе, и наша количественная модель показывает, что вид может разделиться на два подвида в результате битвы за украшение, которая происходит с течением времени», — сказал Дэниел М. Абрамс, доцент инженерных наук и прикладной математики в Инженерная школа Маккормика.Свидетельства природы соглашаются. Исследователи изучили имеющиеся данные об украшениях животных, таких как оленьи рога, павлиньи перья, яркость некоторых рыб и длину хвоста некоторых птиц, от 15 видов.
Они обнаружили одну и ту же картину распределения размеров орнаментов у многих видов: животные часто делятся на две подгруппы, предсказываемые моделью, одну эффектную и одну сдержанную, с очень немногими посередине.Именно оленьи рога впервые заставили Абрамса, математика-прикладника, задуматься о том, почему некоторые животные тратят драгоценную энергию на то, чтобы расти и носить с собой что-то, что может поставить под угрозу жизнь. Самцы оленей и их рога нередко застревают в деревьях или заборах — или друг с другом в драке — и умирают.«Животные с экстравагантными украшениями демонстрируют, насколько они подходят и сильны — что они могут преодолеть затраты на эти украшения — и это привлекает противоположный пол», — сказал Абрамс, руководивший исследованием.
Фактически, существование подчиненной подгруппы является фактором, определяющим способность особей яркой подгруппы передавать свои гены.
Контраст дает более показным особям физическое различие и яркость, помогая ухаживать за самками и размножаться.Исследование, которое помогает нам понять, как развивалась жизнь на Земле, будет опубликовано 29 ноября (30 ноября в Великобритании) в журнале биологических наук Royal Society Proceedings B.Другими авторами исследования являются Сара М. Клифтон, аспирантка группы Абрамса, и Розмари И. Браун, компьютерный биолог и доцент кафедры профилактической медицины Медицинской школы Файнберга Северо-Западного университета.
«Это исследование эволюции с использованием математической биологии — как половой отбор и естественный отбор взаимодействуют друг с другом и создают некоторые из странных вещей, которые мы видим в животном мире», — сказал Клифтон, первый автор статьи. «Рогатый навозник из нашего исследования — хороший пример того, насколько большие рога действительно мешают животному, но они существуют».Абрамс, Браун и Клифтон начали с принципа гандикапа Захави 1975 года, который предлагает элегантное объяснение эволюции ярких украшений: украшения свидетельствуют об индивидуальном качестве и способности преодолевать высокие затраты. Это обеспечивает «честную рекламу» противоположному полу, делая выбор партнера более эффективным.
Исследователи включили в математическую модель как предположения о принципе гандикапа, так и то, как развивающиеся украшения будут выглядеть в течение длительного периода времени. Результаты показали, что предположений достаточно для объяснения ранее озадачивающего наблюдения за двумя отдельными подгруппами ярких дорогих украшений и приглушенных недорогих украшений у множества видов, охватывающих животный мир.После разработки своей модели исследователи изучили 23 набора данных по 15 различным видам животных из опубликованной научной литературы и обнаружили, что все они соответствуют их модели.
Никаких исключений.«Модель полностью независима от лежащего в основе генетического механизма, который заставляет эти украшения расти, что я нахожу увлекательным», — сказал Браун. «Это говорит нам о том, что если у вас есть эти две конкурирующие силы, естественный отбор и половой отбор, появятся две морфы или подгруппы.
Модель настолько общая, что может быть применена ко многим различным видам и по-прежнему имеет ту же объяснительную силу».Где люди?"Я не хочу заходить слишком далеко, но естественная аналогия состоит в том, что люди также могут попытаться выглядеть более привлекательными, тратя ресурсы на вещи, которые стоят больших денег — например, на дорогие дома, машины, одежду или украшения. , "Сказал Абрамс.
"Единственный способ, которым вы можете позволить себе потратить столько денег на эти вещи, — это если у вас уже есть много денег. Это демонстрация богатства, выбрасывая много богатства на эти предметы, что похоже на олени с эффектными, но дорогими рогами, " он сказал.
Фонд Джеймса С. Макдоннелла (грант № 220020230) и научная стипендия Национального научного фонда № DGE-1324585 поддержали исследование.