Vedci z Harvardskej univerzity načrtli novú mapu „evolučného labyrintu“, ktorým musia druhy prejsť, aby dosiahli eusociálnosť, vzácnu, ale mimoriadne úspešnú sociálnu štruktúru, kde jednotlivci spolupracujú pri výchove potomstva.
Matematickí biológovia Martin A. Nowak a Corina E. Tarnita a evolučný biológ Edward O. Wilson prezentujú svoju prácu tento týždeň v časopise Nature. Ich modelovanie ukazuje, že samotná priama teória prirodzeného výberu môže vysvetliť vývoj eusociálneho správania bez potreby teórie príbuzenského výberu.
"Empirické dôkazy zhromaždené v našom článku ukazujú, že eusocialita je mimoriadne zriedkavá, pretože druhy musia prejsť dlhým evolučným labyrintom, aby dosiahli tento stav," hovorí Wilson, emeritný profesor Pellegrino University na Harvarde. "Dúfame, že naša nová teória vývoja eusociality otvorí sociobiológiu novým cestám výskumu tým, že oslobodí štúdium sociálnej evolúcie od povinného dodržiavania teórie príbuzenského výberu. Po štyroch desaťročiach, ktoré vládnu úkrytu, je čas uznať, že táto teória je veľmi dôležitá." obmedzená zdatnosť."
Eusociálne organizmy, ako sú mravce, osy a včely, tvoria hierarchické sociálne systémy s reprodukčnými kráľovnami a sterilnými robotnicami - čo znamená, že mnohí jednotlivci podniknú evolučne neintuitívny krok obetovania vlastnej reprodukcie, aby sa postarali o potomstvo iných. Už štyri desaťročia bola teória výberu príbuzenstva založená na koncepte inkluzívnej zdatnosti hlavným teoretickým pokusom vysvetliť vývoj takéhoto správania.
"V niektorých situáciách je inkluzívna teória fitness, ktorá sa pokúša vypočítať účinky fitness udelené príbuzným, vhodnou alternatívou k štandardnej populačnej genetike," hovorí Nowak, profesor matematiky a biológie na Harvarde a riaditeľ univerzitného programu pre evolučnú dynamiku. "Nie je to však použiteľné vo všeobecnosti. Naša analýza ukazuje, že teória inkluzívnej fitness sa opiera o krehké predpoklady, ktoré v prírode len zriedka platia. Na rozdiel od mnohých predchádzajúcich tvrdení dokazujeme, že teória inkluzívnej fitness nie je rozšírenou teóriou evolúcie a nie je potrebná." na vysvetlenie eusociality. Štandardná teória prirodzeného výberu predstavuje jednoduchší a lepší prístup a poskytuje presný rámec pre interpretáciu empirických pozorovaní.“
Eusocialita je vzácna, ale dôležitá v evolučnej biológii, pretože tých niekoľko druhov, ktoré ju dodržiavajú – vrátane sociálneho hmyzu a do istej miery aj ľudí – patrí medzi najdominantnejšie na planéte. Samotná biomasa mravcov tvorí viac ako polovicu biomasy všetkého hmyzu, čím prevyšuje biomasu všetkých suchozemských stavovcov dohromady. Ľudia, ktorí sú voľnejšie eusociálne, dominujú suchozemským stavovcom.
„Eusocialita vznikla nezávisle asi 10 až 20-krát v priebehu evolúcie,“hovorí Tarnita, mladší člen Harvard's Society of Fellows. "Náš model ukazuje, že v prvom rade je ťažké dosiahnuť eusociálnosť, ale že je veľmi stabilná, keď sa usadí. Kolónia sa správa ako 'superorganizmus', ktorý reprodukuje genóm kráľovnej a spermie, ktoré má uložené."
Návrh Nowaka, Tarnitu a Wilsona o eusociálnej evolúcii načrtáva tri odlišné kroky, ktoré môžu druhy podniknúť, aby obišli evolučnú cenu eusociálnosti:
* Po prvé, druhy musia vytvárať skupiny v rámci populácie, napríklad keď hniezda alebo potrava priťahujú jednotlivcov na samostatné miesta v určitej vzdialenosti od seba, keď rodičia a potomkovia zostávajú spolu alebo keď migrujúce kŕdle nasledujú vodcov.
* Po druhé, druhy musia akumulovať vlastnosti, ktoré vznikajú prostredníctvom bežného prirodzeného výberu, ktoré podporujú prechod na eusociálnosť. Napríklad včely Ceratina a Lasioglossum, ktoré sa zdajú byť posadené na vrchole eusociality, spolupracujú pri hľadaní potravy, tunelovaní a strážení zdrojov. Ďalšou takouto predadaptáciou je progresívne zásobovanie, pri ktorom si samica postaví hniezdo, nakladie doň vajíčko a potom kŕmi alebo stráži larvy, kým nedospejú. Najdôležitejšie je, že kandidátsky druh si musí vybudovať ubrániteľné hniezdo.
* Nakoniec si jednotlivci musia vyvinúť gény podporujúce eusociálnosť, či už mutáciou alebo rekombináciou. Prekročenie prahu eusociálnosti si v podstate vyžaduje, aby sa samica a jej potomstvo nerozišli a nezakladali si nové samostatné hniezda, ale radšej zostali v starom hniezde. Zatiaľ čo eusociálne gény ešte neboli identifikované, je známe, že najmenej dva druhy eusociálnych mravcov majú gény, ktoré potláčajú túžbu túlať sa z hniezda.
Ak sa tieto kroky dodržia a druh sa stane eusociálnym, evolučné náklady jedincov, ktorí sa vzdajú reprodukcie, sú kompenzované výrazne zníženou úmrtnosťou kráľovnej a jej lariev, ktoré sú chránené kolóniou. V niektorých druhoch mravcov môže kráľovná, ktorá môže žiť iba niekoľko mesiacov, ak je sama, žiť 25 rokov alebo viac ako súčasť kolónie, pričom v tomto procese produkuje milióny potomkov.
