Jak rozpoznać monogamistę

Georges Cuvier, twórca nowoczesnej anatomii porównawczej, podobno potrafił rozpoznać gatunek na podstawie pojedynczej kości zwierzęcia. Wiedział też, że nawet fragment szkieletu może powiedzieć wiele o warunkach życia przedstawiciela danego gatunku. „Jeżeli zwierzę ma szczęki drapieżnika, powinno mieć także końćzyny drapieżnika” – to właśnie na tego rodzaju założeniach Cuvier opierał swoją imponującą wiedzę (miał dwadzieścia kilka lat, gdy uchodził już za jednego z najwybitniejszych żyjących anatomów – i przedstawił dowody na tezę o wymieraniu gatunków).

Działo się to wszystko jeszcze w czasach przeddarwinowskich, a więc o doborze naturalnym nikt wówczas nie słyszał. Ówczesni biolodzy na ogół sądzili, że gatunki zostały inteligentnie zaprojektowane przez Stwórcę. Właśnie dlatego nie spotykamy zwierząt, u których pojawiałyby się jakieś absurdalne plany anatomiczne czy cechy fizyczne niepasujące do pozostałych cech (np. skrzydła u wieloryba) – albo kompletnie nieprzydatne w środowisku, w jakim dany organizm żyje (płetwy u zwierząt żyjących pod ziemią). Dziś nie potrzebujemy oczywiście odwoływać się do żadnego boskiego planu, by wyjaśniać, dlaczego zwierzęta wyglądają tak „wewnętrznie spójnie” – właśnie o tym mówi teoria Darwina. Ale dzięki niej wiemy nie tylko to, dlaczego cechy anatomiczne zwierząt odpowiadają warunkom, w których te zwierzęta żyją. Coraz lepiej wiemy także i to, co te cechy mówią o zachowaniach zwierząt.

Narodziny etologii

W połowie XX w. narodziła się etologia – nauka o zachowaniach zwierząt. Podstawowym założeniem tej dziedziny było przekonanie, że zachowanie podlega naturalnej i płciowej selekcji na tych samych zasadach, na jakich podlegają jej cechy fizyczne organizmów. Wystarczy, że skłonności do określonych zachowań mogą być dziedziczone: wówczas te skłonności, które sprzyjać będą lepszej kondycji fizycznej danego osobnika czy posiadaniu przez niego większej liczby potomstwa utrwalą się w populacji (zaś skłonności do zachowań szkodliwych pod kątem zdrowia czy płodności osobnika – będą w długiej perspektywie eliminowane z populacji).

Niektóre gatunki przejawiają małą elastyczność i kontrolę zachowania – są wiedzione instynktem i nie potrafią się mu w żaden sposób przeciwstawić. U nich dobór naturalny bardziej bezpośrednio zaprogramował pewne skłonności czy wzroce zachowań w genach. Np. węgorze amerykańskie nie muszą uczyć się tego, że członkowie ich gatunku rozmnażają się w Morzu Sargassowym, ani tego, jak w to miejsce trafić lub kiedy wyruszyć. Można więc założyć, że robią to wszystko pod wpływem genów. U zwierząt posiadających bardziej rozwinięte mózgi (umysły) geny mogą bardziej pośrednio wpływać na zachowanie – np. poprzez rozmaite stany emocjonalne czy mechanizmy uczenia się (np. skłonność do tworzenia więzi i podążania za osobnikiem dorosłym spowoduje, że zwierzę nauczy się – naśladując, bądź na własną rękę – zdobywania pożywienia czy unikania niebezpieczeństwa).

Twórcy dwudziestowiecznej etologii, tacy jak Konrad Lorenz, Karl von Frisch i Niko Tinbergen (wszyscy trzej uhonorowani Nagrodą Nobla w 1973 r.) stawiali pytania o mechanizmy dziedziczenia zachowań, uczenia się zwierząt czy sposoby komunikacji. Tinbergen w największym stopniu zwrócił się w kierunku wyjaśnień ewolucyjnych i sformułował cztery słynne „pytania o zachowanie”. Jego zdaniem, żeby dobrze zrozumieć zachowanie zwierzęcia, należy odpowiedzieć na następujące, niezależne pytania: o mechanizm (m.in. podłoże fizjologiczne zachowania), ontogenezę (w jaki sposób u zwierzęcia wyłania się zachowanie w trakcie rozwoju osobniczego), funkcję (jaką wartość adaptacyjną ma zachowanie) i filogenezę (jaka jest jego ewolucyjna historia). Te cztery pytania stały się fundamentem nowej dyscypliny: ekologii behawioralnej.

Trzy wymiary natury

Dziś ekologia behawioralna to już dobrze rozwinięta dyscyplina, z okrzepłą metodologią i licznymi odkryciami na koncie. Dzięki niej nie tylko coraz lepiej poznajemy zachowania zwierząt – ale potrafimy je także głęboko powiązać zarówno z cechami anatomicznymi, jak i warunkami środowiska. Wszystkie te trzy aspekty: środowisko, anatomia i zachowanie – są bowiem trzema wymiarami natury danego gatunku, które na siebie (w różnym stopniu) oddziałują i się dopełniają, wyznaczając kierunek ewolucji. Spróbujmy to krótko zobrazować.

Wiemy dziś dzięki ekologom behawioralnym m.in. to, że u naczelnych (podobnie jak u wielu innych grup zwierząt) życie w grupie ewoluowało pod wpływem presji ze strony drapieżników (większość małp tworzy tym liczebniejsze stada, im bardziej zagrażają im drapieżniki). Wiemy też, że około 50-52 mln lat temu w obrębie naczelnych rozdzieliły się linie ewolucyjne prowadzące do małpiatek oraz małp właściwych – te pierwsze w dużej mierze pozostały samotnymi, nocnymi drapieżnikami, drugie zaczęły tworzyć stada. W ślad za tym rozłamem poszły zmiany anatomiczne i behawioralne. Małpiatki mogły pozostać stosunkowo niewielkimi samotniczymi łowcami (odżywiającymi się owadami czy niewielkimi kręgowcami), ponieważ nocą zagrożenie ze strony drapieżników jest mniejsze. Małpy właściwe w większości musiały radzić sobie za dnia – dlatego nie tylko łączyły się w stada, ale też zwiększały masę ciała, co jednocześnie wymagało zmiany diety.

Te gatunki, które odżywiały się jedzeniem występującym w skupiskach (np. owocami), stały się bardziej hierarchiczne – ponieważ osobnikom opłacało się kontrolować pożywienie. U tych gatunków wystąpiło zarazem większe zróżnicowanie fizyczne – ponieważ przewaga fizyczna przekładała się na większe zyski (lepszy dostęp do pożywienia). Z taką sytuacją mamy do czynienia u szympansów. Gatunki, które odżywiają się pożywieniem łatwo dostępnym i niskiej jakości (np. liśćmi), tworzą bardziej egalitarne i mniej zróżnicowane fizycznie społeczności – ponieważ żadna ranga społeczna nie zapewni lepszego dostępu do jedzenia (w taki sposób żyją m.in. hulmany).

Także strategie rozrodcze ewoluują w kontekście środowiska – społecznego i fizycznego, choć w tym zakresie trudniej wskazać jakieś wiodące trendy. Łatwiej zachowania rozrodcze powiązać z cechami anatomicznymi. Jednym z najważniejszych wskaźników są różnice fizyczne między samcami i samicami – jeżeli one występują (mówimy wtedy o dymofrizmie), to można się spodziewać, że w danym gatunku samce walczą między sobą o dostęp do wielu samic (które są znacznie mniejsze i słabsze – i nie mają zbyt wiele w tych relacjach do powiedzenia). Jeżeli występuje monomorfizm płciowy (samce i samice są tych samych rozmiarów) – prawdopodobnie będziemy mieć do czynienia z gatunkiem monogamicznym (skoro każdy osobnik będzie mógł stworzyć parę, to nie ma sensu, by inwestował zasoby w większe rozmiary ciała – i tak nie przełoży się to na większą liczbę dzieci). Samców gatunków monogamicznych wyróżniać będą również relatywnie niewielkie jądra – większe są potrzebne samcom tych gatunków, którzy współdzielą partnerki, ponieważ o ich sukcesie rozrodczym zadecyduje m.in. ilość wyprodukowanego nasienia (dochodzi do tzw. konkurencji plemników).

Wnioski ekologów behawioralnych przypominają więc dzisiaj trochę zasady, które formułowali Cuvier i jemu współcześni – mimo że nie mają one całkowicie uniewersalnego wymiaru. Ale dzięki teorii Darwina wiemy, dlaczego nie mogą ich mieć.

Łukasz Kwiatek

Nauka na żywo II: wielkie debaty – zadanie finansowane w ramach umowy 761/P-DUN/2019 ze środków Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę.

Zobacz wykład Joanny Bagniewskiej o postępach technologicznych w ekologii behawioralnej: