В мире эволюционных исследований ученые, изучающие эволюцию эусоциальных обществ, традиционно полагались на информацию, полученную при изучении наземных насекомых. Однако группа исследователей из Колумбии только что пополнила эту базу знаний, опубликовав новое исследование, которое проливает свет на то, как сложная социальная система развивалась в море.
Исследование показывает, что у креветок эусоциальность - социальная система, характеризующаяся совместной заботой о молоди; репродуктивное разделение труда, когда многие члены группы временно или постоянно бесплодны; и перекрытие поколений - кажется, что они произошли только от парообразующих видов, а не через промежуточные формы социальных систем. Несмотря на то, что они филогенетически и экологически отличаются от насекомых, оказывается, что эволюция эусоциальности щелкающих креветок следует так называемому «субсоциальному пути», впервые предложенному для насекомых почти 50 лет назад.
«Наше исследование показывает, что на самом деле есть только один способ стать эусоциальными у креветок - сформировать семейную группу, в которой родители и потомство живут вместе», - сказал Соломон Тин Чи Чак, ведущий автор исследования и постдокторского исследования. ученый в лаборатории доцента Дастина Рубенштейна на кафедре экологии, эволюции и биологии окружающей среды. «Коммунальные виды креветок, у которых неродственные особи живут вместе в большой группе, никогда не превращались в эусоциальные виды».
Креветок и многих других животных можно разделить на три основные категории социальной организации: простые, образующие пары виды, у которых воспроизводящиеся пары самцов и самок живут вместе; общинно-размножающиеся общества, в которых воспроизводство более или менее равномерно распределяется между членами группы, часто не состоящими в родстве; и сложные, эусоциальные общества, в которых в воспроизводстве преобладает одна самка, а не размножающиеся особи выполняют роль заботы о детенышах или защиты и обеспечения группы. Остается неясным, как эволюционно простые группы переходят в более сложные общества. Конкурирующие гипотезы, основанные в основном на исследованиях наземных видов насекомых, таких как муравьи, пчелы, осы и термиты, предполагают, что эусоциальность и общинное размножение являются либо альтернативными конечными точками эволюции, либо что общинное размножение является промежуточным этапом в переходе от образования пар к эусоциальности..
Чтобы проверить гипотезы на морской популяции, исследователи заглянули на дно океана.
Щипающие креветки рода Synalpheus - единственный известный морской род, развивший эусоциальность. Живя в каналах морских губок, большинство этих креветок живут простыми парами. Однако этот род таинственным образом развил две другие, более сложные формы социальной организации. В то время как исследователи наблюдали все три формы социальной организации у других животных, креветки встречаются редко, поскольку все три формы существуют в одном роде, что заставляет исследователей задаваться вопросом, как эусоциальность развилась в морской среде.
Чтобы найти ответы, Чак и его коллеги начали с анализа большой коллекции креветок, собранных в Карибском море за почти 30 лет. Основываясь на характеристиках популяций более 30 видов креветок, исследователи обнаружили, что они в конечном итоге сгруппированы в категории парообразующих, общинных и эусоциальных групп. Затем команда попыталась определить, какой тип общества является более вероятным предшественником эусоциальности.
Дальнейший анализ, опубликованный в журнале Nature Ecology & Evolution, показал, что эусоциальные и общинные виды являются дискретными конечными точками эволюции, которые эволюционировали независимо от образующих пары предков альтернативными путями. Эта модель аналогична наблюдениям за насекомыми и позвоночными, и текущее исследование подтверждает, что модель также применима к морским щелкающим креветкам - эусоциальность происходит только тогда, когда вылупившиеся детеныши остаются рядом с домом, а не рассредоточиваются по другим губкам или частям моря, отделяясь от «семья» делает невозможным формирование семейной группы.
Находка подтверждает важность родственного отбора - основы теории социальной эволюции за последние полвека - в движущей силе социальной эволюции и предлагает общую модель социальной эволюции животных, сказал Чак.
«Эта работа помогает нам понять эволюционную историю эусоциальных и коллективно размножающихся социальных систем, которые в социальном плане более сложны, чем парные», - добавил он. «Если мы хотим узнать больше о том, как сложные социальные системы развивались в более широком смысле у других видов животных, теперь у нас есть информация из более широкого круга таксономических групп, которая подтверждает закономерности, наблюдаемые в более часто изучаемых группах. Наши результаты показывают, что коммунальные и эусоциальные виды эволюционируют по своему собственному пути. На самом деле это две очень разные социальные организации, и они, возможно, развились по разным причинам. Понимание экологических и генетических основ того, как и почему виды, образующие пары, переходят к коммунальным и эусоциальным видам, будет важно для нашей будущей работы.."