انتخاب جنسی

کندوکاو در داده‌ها⁴: انتخاب جنسی

عنکبوت پشت‌قرمزِ ماده، که سمی است و با نام بیوهٔ سیاهِ استرالیایی⁵ هم شناخته می‌شود، برای انسان‌ها خطرناک است... و همچنین برای عنکبوت‌های پشت‌قرمزِ نر، که اغلب توسط جفت‌هایشان خورده می‌شوند. به نظر می‌رسد نرها برای اینکه چنین اتفاقی بیفتد از هیچ کاری فروگذار نمی‌کنند: هنگام جفت‌گیری خود را وارونه می‌کنند و شکمشان را به ماده عرضه می‌کنند. این رفتار ممکن است در نگاه اول رفتاری به نظر برسد که انتخاب باید علیه آن عمل کند. به هر حال، به خطر انداختنِ جان چطور می‌تواند سازشی باشد؟ به یاد داشته باشید که سازواریِ فرگشتی دربارهٔ رساندنِ ژن‌ها به نسل بعد است، نه فقط بقا. شاید این رفتارِ افراطی توسط انتخاب جنسی برگزیده شده، چون سازواریِ نرها را افزایش می‌دهد. ولی چه مزیتی می‌تواند داشته باشد؟ زیست‌شناس، مِیدیان آندراده⁶، مشاهداتی انجام داد و مجموعه‌ای از آزمایش‌ها طراحی کرد تا پاسخ را بیابد.

پیش‌زمینه

عنکبوت‌های پشت‌قرمزِ نر اسپرم خود را با استفاده از زوائدِ دهانیِ تخصص‌یافته به ماده منتقل می‌کنند. اگر ماده گرسنه باشد، نر را در حین جفت‌گیری می‌خورد. در طبیعت، این اتفاق حدود ۶۵٪ مواقع رخ می‌دهد. ماده‌ها اغلب با بیش از یک نر جفت‌گیری می‌کنند و می‌توانند اسپرم را (گاهی تا چند سال!) برای استفادهٔ بعدی ذخیره کنند. ماده‌ها در طول زندگی چندین کیسهٔ تخم تولید می‌کنند، که هر کدام می‌تواند صدها تخم داشته باشد. تخم‌های مختلفِ یک کیسهٔ تخم ممکن است با اسپرمِ پدرانِ مختلفی بارور شده باشند.

فرضیه‌ها

چند توضیح وجود دارد که می‌تواند به فرگشتِ رفتارِ جفت‌گیریِ پرخطرِ نرها منجر شود:

۱) مواد مغذی‌ای که از خوردنِ نر به دست می‌آید به تخم‌ها/فرزندان منتقل می‌شود. در این سناریو، انتخاب جنسی نرهایی را برمی‌گزیند که خود را به عنوان غذا عرضه می‌کنند، چون آن نرها تخم‌های بیشتر یا شاید قوی‌تری از خود به جا می‌گذارند که احتمال بیشتری دارد به بچه‌عنکبوت‌های زنده تبدیل شوند.

۲) خوردنِ جفت احتمالِ اینکه ماده دوباره با نرِ دیگری جفت‌گیری کند را کاهش می‌دهد. در این سناریو، انتخاب جنسی رفتارِ پرخطر را برمی‌گزیند، چون نرهایی که اجازه می‌دهند خورده شوند از جفت‌گیری‌های بعدی جلوگیری می‌کنند و در نتیجه پدرِ بخش بیشتری از فرزندانِ ماده خواهند بود.

۳) نرهایی که خورده می‌شوند مدت طولانی‌تری جفت‌گیری می‌کنند و در نتیجه تخم‌های بیشتری از ماده را بارور می‌کنند. شاید خوردنِ جفت زمان‌بر باشد، یا شاید ماده‌ها صرفاً به جفت‌هایی که شکمشان را عرضه می‌کنند اجازه می‌دهند مدت بیشتری جفت‌گیری کنند. در هر دو حالت، اگر این رفتارِ پرخطر به نر اجازه دهد پدرِ فرزندانِ بیشتری از ماده باشد تا نرهایی که خود را به عنوان خوراک عرضه نمی‌کنند، فرگشت آن را برمی‌گزیند.

مِیدیان مشاهداتی انجام داد و آزمایش‌هایی ترتیب داد تا هر یک از این فرضیه‌ها را بیازماید.

داده‌ها

فرضیهٔ ۱ -آیا «خوراکِ» ماده به تخم‌هایش کمک می‌کند؟ مِیدیان در آزمایشگاه، روی عنکبوت‌های پشت‌قرمزِ نگهداری‌شده در اسارت، تعداد تخم‌ها و وزن کیسه‌های تخمِ حاصل از جفت‌گیری‌هایی که در آنها نر خورده شده بود را با جفت‌گیری‌هایی که در آنها نر خورده نشده بود مقایسه کرد:

«سطح اطمینانِ ۹۵٪» (95% CL) بازه‌ای است که مقدارِ واقعی به احتمال زیاد در آن قرار می‌گیرد (یعنی در ۱۰۰ مورد با داده‌های مشابه، مقدار واقعی در ۹۵ مورد در این بازه قرار دارد). آزمون مَن-ویتنی⁷ بررسی می‌کند که آیا احتمال دارد دو نمونه از منابعی با میانهٔ یکسان آمده باشند یا نه. مقدار p در این آزمون نشان‌دهندهٔ احتمالِ این است که دو نمونه از منابعی با میانهٔ یکسان آمده باشند (یعنی با هم تفاوتی «نداشته» باشند).

گرایش بسیار ضعیفی به سمتِ تخم‌های بیشتر و کیسه‌های تخمِ سنگین‌تر در جفت‌گیری‌های همراه با هم‌نوع‌خواری⁸ دیده می‌شود (با مقایسهٔ میانه‌هایی که با رنگ صورتی مشخص شده‌اند)، ولی این تفاوت معنادار نیست (کادری که با رنگ آبی مشخص شده). این با فرضیهٔ ۱ در تضاد است.

فرضیهٔ ۲ -آیا خوردنِ جفت، احتمالِ جفت‌گیریِ دوبارهٔ ماده با نری دیگر را کاهش می‌داد؟ مِیدیان در آزمایشگاه، جفت‌گیری‌های اول و بعدیِ ماده‌ها را مشاهده کرد و داده‌های زیر را جمع‌آوری کرد:

ظاهراً حذفِ صبحانه (نخوردنِ جفتِ اول)، ماده‌های پشت‌قرمز را به یک میان‌وعده (جفتِ دوم) علاقه‌مند نگه می‌دارد! این داده‌ها فرضیهٔ ۲ را تایید می‌کنند.

فرضیهٔ ۳ -آیا فداکاری با پدر شدن جبران می‌شود؟ مِیدیان همچنین جفت‌گیری‌ها را در آزمایشگاه مشاهده و زمان‌سنجی کرد، و سپس مشخص کرد پدرِ تخم‌هایی که ماده در نهایت تولید کرد چه کسی است. مِیدیان روی دومین نری که با یک ماده جفت‌گیری می‌کرد تمرکز کرد. او فکر می‌کرد اجازه دادن به خورده شدن ممکن است از نظرِ پدر شدن برای نر سودمند باشد، به‌خصوص اگر نر در صورت خورده شدن بتواند مدت طولانی‌تری جفت‌گیری کند. او مشاهده کرد که نرهای دومی که خورده می‌شوند مدت بسیار طولانی‌تری جفت‌گیری می‌کنند (میانهٔ ۲۵ دقیقه) نسبت به نرهای دومی که خورده نمی‌شوند (که میانهٔ جفت‌گیری‌شان فقط ۱۱ دقیقه است). این داده‌های ۱۰ جفت‌گیری است:

او برای هر جفت‌گیری یک نقطه (نقطهٔ سیاه) رسم کرد که نشان می‌دهد جفت‌گیریِ دوم چقدر طول کشیده (محور x) و چه کسری از تخم‌های کیسه توسط آن نرِ دوم بارور شده است (محور y). داده‌ها کاملاً روشن هستند: جفت‌گیریِ طولانی‌تر با پدر شدنِ بیشتر همراه است. این موضوع با شیبِ رو به بالای خط رگرسیون (پیکان قرمز) نشان داده شده است. خط‌چین‌ها و پیکان‌های آبی نشان می‌دهند یک نرِ دوم اگر خورده شود و ۲۵ دقیقه جفت‌گیری کند، در مقایسه با زنده ماندن و فقط ۱۱ دقیقه جفت‌گیری کردن، با پدر شدنِ تخم‌های بیشتر چقدر می‌تواند سازواری خود را افزایش دهد. بر اساس این داده‌ها، انتظار داریم نرهای فداکار پدرِ ۹۲٪ از تخم‌ها باشند، در مقابل فقط ۴۵٪ برای نرهایی که زنده می‌مانند. این داده‌ها فرضیهٔ ۳ را تایید می‌کنند.

به نظر می‌رسد انتخاب جنسی در حال شکل دادن به رفتارِ جفت‌گیریِ فداکارانهٔ عنکبوت‌های پشت‌قرمزِ نر است؛ نه از طریق تغذیه‌ای که از خوردنِ جفت حاصل می‌شود، بلکه از طریق تاثیرش بر نرخ باروری و رفتارِ ماده. ولی به کوچک بودنِ اندازهٔ نمونه‌ها توجه کنید. داده‌های بیشتر می‌تواند ما را به این تفسیر مطمئن‌تر کند.

قدم در راه علم

مِیدیان پژوهش را از دوران کارشناسی آغاز کرد. او به مطالعهٔ بی‌مهرگان علاقه‌مند شد، چون می‌توانست محیط‌های طبیعیِ آنها را در آزمایشگاه شبیه‌سازی کند. او به‌خصوص کنجکاو بود بداند نرها چه چیزی به جفت‌ها و فرزندانشان می‌دهند -پس وقتی استاد راهنمای کارشناسی ارشدش دربارهٔ رفتارِ عجیبِ عنکبوت‌های پشت‌قرمزِ نر به او گفت، کنجکاو شد. و وقتی فهمید می‌تواند از زمستانِ کانادا فرار کند و به استرالیای آفتابی سفر کند، کاملاً قانع شد!

منبع