Для самок моллинезии и лимии нет ничего более горячего, чем самец с большим спинным плавником. Но эти плавники - не просто украшение для привлечения самок.
Самцы также используют их, чтобы драться или запугивать соперников. Для ученых, изучающих эволюцию, плавники представляют собой дилемму курицы и яйца. Что появилось раньше - декоративные плавники для брачных игр или боевые плавники, которые стали использоваться только позже?
В новой статье биологи из Калифорнийского университета в Риверсайде изучили эволюцию 40 видов моллинезии и лимии и пришли к выводу, что сначала у самцов появились спинные плавники, чтобы конкурировать с другими самцами, а затем они использовались для ухаживания. показывает самкам. Эти изменения в функции плавников шли рука об руку с увеличением спинного плавника самцов. Плавники достигли экстремальных размеров у некоторых видов и, по-видимому, связаны с быстрой эволюцией, особенно у моллинезий.
Когда Чарльз Дарвин предложил свою теорию эволюции, он отметил, что некоторые особенности возникают не в результате естественного отбора под внешним давлением, таким как хищники и источники пищи, а в результате конкуренции внутри вида за поиск партнеров и размножение. Он назвал это «половым отбором», и ученые использовали его, чтобы объяснить, почему самцы многих видов имеют сложный орнамент и крупнее самок.
Проще говоря, орнамент может развиваться либо потому, что самки предпочитают спариваться с украшенными самцами, либо потому, что орнамент помогает самцам побеждать соперников. Хвост самца павлина, например, вероятно, развился благодаря выбору самки. С другой стороны, рога оленя, вероятно, эволюционировали, чтобы конкурировать с другими самцами.
Но независимо от того, возникает ли украшение самцов в результате выбора самки или агрессии между самцами, также имеет значение то, как группа животных отделяется от предковой популяции и эволюционирует в отдельный вид. У существующих видов агрессия самцов к самцам и скрытое или «принудительное» спаривание происходят гораздо чаще, чем демонстрация ухаживания и выбор самок, что заставляет некоторых биологов предсказывать, что, в целом, украшение самцов, вероятно, сначала эволюционировало для агрессии.
«Это то, о чем биологи спорят уже более века, будь то конкуренция между самцами за самок или то, насколько важен самками выбор самца», - сказал Дэниел Голдберг, первый автор статьи, который проводил исследование для своей магистерской диссертации. «Проблема в том, что, несмотря на то, что в 1990-х годах было предсказано, что украшения самцов сначала развились для агрессии у многих видов животных, исследования, которые смогли доказать это для конкретной группы животных, были немногочисленны и редки."
Старший автор Дэвид Резник, профессор биологии Калифорнийского университета в Риверсайде, работает над решением этой проблемы у гуппи. Гуппи, как моллинезии и Limia, рожают живых детенышей, а не откладывают яйца. Физиология живорождения у этих рыб проявляется в двух основных формах. У некоторых видов самка производит яйцо с полным желтком, которое просто остается в ее теле без дальнейшего питания после оплодотворения. У других видов самки имеют что-то вроде плаценты, которая питает яйца на протяжении всего развития.
"Первым шагом, который был сделан до работы Голдберга, было показать, что мужские черты связаны с типом женского размножения. Вы можете получить такой орнамент только у тех, у кого нет плаценты", объяснил Резник. У живородящих неплацентарных рыб самка делает все свои инвестиции до того, как икра будет оплодотворена, и единственное, что остается для обеспечения качественного потомства, - это выбрать высококачественного самца для его оплодотворения. Орнамент может сигнализировать о мужском достоинстве.
Моллинезии встречаются вдоль побережья Мексиканского залива в Северной Америке и по всей Центральной Америке, в то время как лимии обитают на островах Больших Антильских островов в Карибском море. Оба являются популярными аквариумными питомцами. Голдберг провел всесторонние измерения различных размеров тела самцов и самок моллинезии и видов Limia, а также подробные записи наблюдений, чтобы разработать индекс орнаментации, который измеряет размер спинного плавника по отношению к размеру тела. Затем он использовал эту информацию от живых видов, чтобы проследить эволюционное древо назад во времени, чтобы выяснить, как выглядели первоначальные предки.
«Если вы посмотрите наружу и увидите дерево, где две ветви отходят от одной ветви, это соответствует на эволюционном дереве событию видообразования», - объяснил соавтор Марк Спрингер, профессор биологии Калифорнийского университета в Риверсайде, который работал над последовательностью эволюции. «Нам интересно попытаться реконструировать состояние предков в каждой из этих точек ветвления дерева."
«Мы знаем, на что похожи кончики ветвей, мы знаем, что представляет собой каждый вид, и поэтому мы используем эту информацию, чтобы вернуться во времени и представить себе их общего предка», - добавил Резник.
Как и предсказывалось, исследователи обнаружили, что как у моллинезий, так и у Limia самцы развили более крупные спинные плавники сначала для борьбы с другими самцами, а затем использовали их для демонстрации ухаживания. На тот момент было лишь вопросом времени, когда они достигнут огромных размеров у нескольких исключительно украшенных современных видов: трех видов парусных моллинезий с меткими названиями и одного вида Limia: горбатого Limia.
Эволюция украшений действительно началась с эволюцией ухаживания.
«У моллинезий и лимий есть много разных видов, и эволюция сложных проявлений ухаживания, кажется, идет рука об руку с быстрым видообразованием», - сказал Голдберг, который сейчас получает докторскую степень по биологии в Университете штата Иллинойс. Резник и Спрингер изучают скорость видообразования в рамках отдельного проекта.
Выводы могут быть широко применимы к другим видам и могут помочь биологам решить загадку курицы и яйца в украшении самцов.