Φευγαλέα μορφή εξέλιξης που παρατηρείται στις αράχνες
Κατά κανόνα, οι αράχνες είναι αντικοινωνικές. Κυνηγούν μόνοι τους, υπερασπίζονται με ζήλο τους ιστούς τους από άλλες αράχνες και μερικές φορές τρώνε ακόμη και τους συντρόφους τους. «Ο κανιβαλισμός και η εδαφικότητα έρχονται φυσικά στην Αραχνίδα, ακόμη και κατά τη διάρκεια του σεξ», λέει ο Jonathan Pruitt, οικολόγος συμπεριφοράς στο Πανεπιστήμιο του Πίτσμπουργκ. Αλλά μια χούφτα από τα περισσότερα από 40.000 γνωστά είδη αραχνιδών στον πλανήτη έχουν μάθει να χαλιναγωγούν αυτή την επιθετικότητα. Όπως τα μυρμήγκια ή οι μέλισσες, συνεργάζονται για το καλό της ομάδας.
Για παράδειγμα, οι λεγόμενες αράχνες με κουβάρι σχηματίζουν ζώνες 1.000 ή περισσότερων για να περιστρέφουν ιστούς που εκτείνονται σε εκατοντάδες μέτρα, παγιδεύοντας μύγες, μικρά πουλιά και «σχεδόν οποιοδήποτε ασπόνδυλο μπορεί κανείς να φανταστεί», είπε ο Pruitt. Μικρότερες ομάδες από μερικές δεκάδες συνεργάζονται «σαν καμάρι λιονταριών», είπε. Μερικές από τις αράχνες κυνηγούν για θήραμα, ενώ άλλες εκτρέφουν τα μικρά της αποικίας.
Οι αράχνες παρουσιάζουν ένα παζλ στους εξελικτικούς βιολόγους. Σύμφωνα με τη συνηθισμένη Δαρβινική φυσική επιλογή, μόνο τα πιο υγιή άτομα θα μεταδώσουν τα γονίδιά τους. Αλλά αν συμβαίνει αυτό, γιατί οι αράχνες με κουβάρι ενεργούν με τρόπους που ενδέχεται να έρχονται σε σύγκρουση με την επιθυμία ενός ατόμου να ξεπεράσει τους γείτονές του; Μια αράχνη που υπερασπίζεται τη φωλιά μπορεί να θέσει τον εαυτό της σε προσωπικό κίνδυνο, θέτοντας σε κίνδυνο τις πιθανότητές της να παράγει απογόνους. Και μια αράχνη που εκτρέφει τα μικρά μπορεί να χρειαστεί να περιμένει για να φάει μέχρι να χορτάσουν οι κυνηγοί, οπότε μπορεί να πεινάσει. Αυτές δεν είναι συμπεριφορές που αναμένεται να βελτιώσουν την φυσική κατάσταση ενός ατόμου.
Οι βιολόγοι έχουν από καιρό διαφωνήσει σχετικά με το πώς η φυσική επιλογή μπορεί να προωθήσει την εξέλιξη των χαρακτηριστικών που είναι καλά για την ομάδα, αλλά όχι απαραίτητα για το άτομο. Οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει μια σειρά από μαθηματικά μοντέλα για να προσπαθήσουν να εξηγήσουν το φαινόμενο. Σύμφωνα με ένα μοντέλο, γνωστό ως επιλογή συγγενών, πολύ συγγενείς οργανισμοί, όπως οι μέλισσες και τα μυρμήγκια, μπορούν να αναπτύξουν αλτρουιστική συμπεριφορά - για παράδειγμα, πολλά θηλυκά εγκαταλείπουν την αναπαραγωγή για να μεγαλώσουν τον γόνο της βασίλισσας - επειδή εξακολουθούν να μεταδίδουν τα γονίδιά τους έμμεσα, μέσω βασίλισσα.
Όμως, παρά την αλτρουιστική εμφάνισή της, η επιλογή συγγενών είναι εγωιστική - βοηθά τα γονίδια ενός ατόμου να επιβιώσουν. Μπορεί η φυσική επιλογή να προωθήσει πραγματικά ανιδιοτελή χαρακτηριστικά, συμπεριφορές που είναι καλές για την ομάδα, αλλά όχι απαραίτητα προς όφελος των ατόμων (ή των άμεσων συγγενών τους); Ορισμένα εξελικτικά μοντέλα προβλέπουν ότι μπορεί, αλλά ενώ αυτά τα μοντέλα έχουν δοκιμαστεί με επιτυχία στο εργαστήριο, έχουν μελετηθεί μόνο έμμεσα στη φύση.
Τώρα, ωστόσο, μια νέα μελέτη του Anelosimus studiosus, ενός είδους αραχνών με κουβάρι, που δημοσιεύτηκε αυτή την εβδομάδα στο Nature, υποδηλώνει ότι η εξέλιξη λειτουργεί πράγματι στο επίπεδο της ομάδας. Εάν ορισμένες ομάδες ζώων είναι πιο παραγωγικές από άλλες - δηλαδή αν παράγουν περισσότερους απογόνους - τότε η εξέλιξη θα τείνει να ευνοεί τα χαρακτηριστικά που καθιστούν δυνατή μια τέτοια γονιμότητα. Σύμφωνα με τον Pruitt, τα ευρήματα είναι τα πρώτα που παρέχουν άμεσες αποδείξεις ότι η φυσική επιλογή μπορεί να οδηγήσει στην εξέλιξη ενός ομαδικού χαρακτηριστικού στην άγρια φύση.
Social Spiders
Οι θηλυκές αράχνες με κουβάρι έχουν δύο βασικές προσωπικότητες:επιθετικές «πολεμιστές» και υπάκουες «νταντάδες». Οι πολεμιστές περνούν το χρόνο τους αιχμαλωτίζοντας θήραμα και υπερασπίζοντας την ομάδα από αρπακτικά και παράσιτα, ενώ οι νταντάδες μεγαλώνουν τα μικρά της αποικίας. (Για να καταλάβουν την προσωπικότητα ενός ατόμου, οι επιστήμονες το έβαλαν σε ένα κουτί με άλλες αράχνες - οι επιθετικοί αραχνοειδείς παλεύουν για το διάστημα ενώ οι πειθήνιοι αγκαλιάζονται, είπε ο Pruitt.)
Η ισορροπία των πολεμιστών και των νταντάδων σε οποιαδήποτε συγκεκριμένη αποικία του Anelosimus studiosus φαίνεται να είναι συντονισμένη ώστε να ταιριάζει στον βιότοπο της αποικίας. Σε μεγάλες αποικίες με άφθονη προσφορά τροφής, οι πολεμιστές τείνουν να αφθονούν, ενώ οι αποικίες σε πιο αραιές περιοχές κυριαρχούνται από νταντάδες.
Πώς διατηρεί αυτή την ισορροπία η φύση; Μια πιθανότητα είναι ότι είναι το αποτέλεσμα της εξέλιξης σε ατομικό επίπεδο. Σε αυτό το σενάριο, οι πολεμιστές μπορεί να τα πάνε καλύτερα σε περιοχές πλούσιες σε θηράματα, επειδή απλώς υπάρχει περισσότερο θήραμα για να φάνε, ενώ οι νοσοκόμες μπορεί να ευδοκιμήσουν σε περιοχές φτωχές από θηράματα επειδή μπορεί να μην χρειάζονται τόσο πολύ φαγητό όσο οι πολεμιστές.
Ωστόσο, μπορεί να υπάρχει διαφορετική εξήγηση. Εάν η ομάδα, όχι το άτομο, είναι η πιο σημαντική βασική εξελικτική μονάδα, τότε η ομάδα ως σύνολο θα αναπτύξει χαρακτηριστικά που ταιριάζουν καλύτερα στο περιβάλλον, όπως μια εγγενής αναλογία πολεμιστών προς νταντάδες. Οι αποικίες με την αναλογία που ταιριάζει καλύτερα στο περιβάλλον θα είναι πιο πιθανό να επιβιώσουν. Άλλοι θα είναι πιο πιθανό να πεθάνουν.
Για να καταλάβει ποια από αυτές τις δύο δυνατότητες είναι σωστή, ο Pruitt συγκέντρωσε μια σειρά από εξατομικευμένες αποικίες αράχνης στο εργαστήριο, δημιουργώντας διαφορετικά μείγματα προσωπικοτήτων. Πήρε αράχνες από βαριές αποικίες πολεμιστών και τις χρησιμοποίησε για να συγκεντρώσει νέες ομάδες που ήταν βαριές για τις νταντάδες. Χρησιμοποίησε επίσης αράχνες από κυρίως υπάκουες αποικίες για να δημιουργήσει ομάδες φορτωμένες από πολεμιστές. Επιπλέον, συγκέντρωσε ομάδες ελέγχου που ταίριαζαν με τη σύνθεση των αρχικών τους ομάδων. Στη συνέχεια μετέφερε κάθε αποικία σε ένα κουβάρι από σύρμα κοτόπουλου και μεταφύτευσε τις φωλιές σε διάφορες τοποθεσίες στο Τενεσί, όπου οι αράχνες εγκατέλειψαν γρήγορα το σύρμα για να πλέκουν ιστούς στην κορυφή των δέντρων. Μερικές από τις αποικίες επέστρεψαν στις πατρογονικές τους εστίες. Άλλοι πήγαν σε νέο, ξένο έδαφος.
Μετά από ένα χρόνο, το 60 τοις εκατό των αποικιών είχαν εξαφανιστεί. Οι ομάδες ελέγχου που επέστρεψαν στις πατρογονικές τους εστίες έτειναν να τα πηγαίνουν καλά και αυτές που μεταμοσχεύτηκαν σε ένα νέο περιβάλλον πέθαναν γενικά. Κανένα από αυτά τα αποτελέσματα δεν ήταν μεγάλη έκπληξη.
Τα πιο ενδιαφέροντα αποτελέσματα προήλθαν από αποικίες αποτελούμενες από αράχνες που είχαν εξαναγκαστεί σε μια σύνθεση διαφορετική από αυτή στην οποία μεγάλωσαν - για παράδειγμα, αποικίες με πλειοψηφία πολεμιστών που περιείχαν αράχνες από κυρίως υπάκουες ομάδες. Οι αποικίες των οποίων η σύνθεση ταίριαζε στο νέο περιβάλλον έτειναν να επιβιώσουν. Αλλά με την πάροδο του χρόνου, οι αποικίες που επέζησαν επανήλθαν στην αρχική σύνθεση της ομάδας των μελών τους. Οι αποικίες με την πλειοψηφία των πολεμιστών επέστρεψαν στο να έχουν περισσότερες νταντάδες, για παράδειγμα. Εκ πρώτης όψεως, αυτή είναι παράξενη συμπεριφορά. εάν οι αποικίες είναι κατάλληλες για το περιβάλλον τους, γιατί να μην διατηρήσουμε αυτή την αναλογία; Φαίνεται ότι κάποια έμφυτη αίσθηση, ίσως κωδικοποιημένη στα γονίδια των αραχνών, επανέφερε την αποικία στην αρχική της διαμόρφωση, παρόλο που αυτή η αλλαγή σήμαινε ότι η αποικία θα εξαφανιζόταν.
Ο Pruitt και ο συν-συγγραφέας του, Charles Goodnight, βιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Βερμόντ στο Μπέρλινγκτον, αναφέρουν ότι το πείραμα παρέχει άφθονα στοιχεία για την επιλογή ομάδας. Άλλοι επιστήμονες συμφωνούν. «Καμία άλλη εξήγηση δεν ταιριάζει στα παρατηρούμενα δεδομένα καθώς και στην επιλογή ομάδας», είπε ο Peter Nonacs, εξελικτικός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Λος Άντζελες, ο οποίος δεν συμμετείχε στην έρευνα. "Το να έχεις τη σωστή αναλογία είναι ο κύριος καθοριστικός παράγοντας επιτυχίας τόσο σε ομάδες όσο και σε άτομα."
Τα ευρήματα είναι ιδιαίτερα σημαντικά επειδή οι ερευνητές παρακολούθησαν τις αποικίες αράχνης να επανέρχονται στην προγονική τους σύνθεση με τη πάροδο των γενεών. «Είναι πολύ καλή πειραματική δουλειά», είπε ο Μάικλ Γουέιντ, εξελικτικός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Ιντιάνα στο Μπλούμινγκτον. "Αν τα χαρακτηριστικά των ομάδων παραμένουν ίδια από τη μια γενιά στην άλλη, είναι απόδειξη ότι υπάρχει γενετική βάση για το χαρακτηριστικό."
Ο Pruitt και ο Goodnight δεν προτείνουν έναν μηχανισμό με τον οποίο οι αποικίες επανήλθαν στην αρχική τους κατάσταση. Και χωρίς τέτοιο μηχανισμό, ορισμένοι ερευνητές υποστηρίζουν ότι τα αποτελέσματα θα μπορούσαν να οφείλονται στη συνηθισμένη επιλογή που ενεργεί σε άτομα. «Νομίζω ότι υπερερμηνεύουν [τα αποτελέσματα] ως απόδειξη προσαρμογής σε επίπεδο ομάδας», είπε ο Άντι Γκάρντνερ, βιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Σεντ Άντριους. «Η φυσική επιλογή μπορεί να επηρεάσει τις ανάγκες της ομάδας, σε κάποιο βαθμό, όταν ακονίζει τις προσαρμογές των ατόμων. Αλλά η ομαδική φυσική κατάσταση δεν είναι όλη η ιστορία.”
Οικογενειακοί δεσμοί
Ένας συνδυασμός ομαδικής επιλογής και ατομικής επιλογής θα μπορούσε να είναι το κλειδί για την επίλυση αυτής της έντασης. Ιστορικά, οι ερευνητές σκέφτηκαν τα δύο ως άκρα, πάντα σε αντίθεση, αλλά «μερικές φορές η ομαδική επιλογή και η ατομική επιλογή δεν είναι απαραίτητα αντικρουόμενες», είπε ο Nonacs. Το έγγραφο του Pruitt μπορεί να βοηθήσει στην προώθηση αυτής της προοπτικής, είπε. Στην περίπτωση των κοινωνικών αράχνων, «αν και η ομαδική και η ατομική επιλογή μπορεί να πηγαίνουν προς την ίδια κατεύθυνση, το ομαδικό επίπεδο είναι ισχυρότερο», είπε ο Nonacs. "Αυτό μπορεί να είναι ένα ενδιαφέρον έγγραφο γιατί θα είναι υψηλού προφίλ και θα κάνει τους ανθρώπους να το σκεφτούν και όχι απλώς να αποδεχτούν το κοινό παράδειγμα."
Το να καταλάβουμε πώς οι αποικίες κοινωνικής αράχνης διατηρούν τις αναλογίες τους μπορεί να βοηθήσει να πειστούν ορισμένοι σκεπτικιστές. Τα μέλη της ομάδας σκοτώνουν ή εξορίζουν αράχνες των οποίων οι προσωπικότητες βάζουν την αποικία εκτός ισορροπίας; Ή μήπως ενθαρρύνουν την αναπαραγωγή αραχνών με τα υποεκπροσωπούμενα χαρακτηριστικά; Οι πειθήνιες μητέρες τείνουν να παράγουν υπάκουους απογόνους, αλλά δεν είναι σαφές εάν αυτό είναι γενετικά κωδικοποιημένο ή εάν είναι ένα ευέλικτο χαρακτηριστικό που μπορούν να διαμορφώσουν οι μητέρες κατά την ανάπτυξη.
Αν και οι κοινωνικές αράχνες παρουσιάζουν ισχυρές ενδείξεις για επιλογή σε επίπεδο ομάδας στη φύση, οι ερευνητές δεν είναι σίγουροι εάν είναι ένα κοινό φαινόμενο στη φύση. «Είτε βγει ή όχι από τον κόσμο των εντόμων και των αραχνών σε πουλιά και θηλαστικά, θα το δούμε», είπε ο Nonacs. Άλλοι πιστεύουν ότι είναι πιο διαδεδομένο από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως. «Δεν νομίζω ότι αυτό είναι καθόλου σπάνιο», είπε η Jennifer Fewell, οικολόγος συμπεριφοράς στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Αριζόνα στο Tempe. Οι ερευνητές εξετάζουν όλο και περισσότερο τις διαφορές προσωπικότητας μεταξύ των μελών μιας ομάδας και συχνά βρίσκουν ένα μείγμα επιθετικών και λιγότερο επιθετικών μελών, είπε. Οι κοινωνικές αράχνες μπορεί να είναι σπάνιες, αλλά η συμπεριφορά τους θα μπορούσε να αποδειχθεί πρότυπο για πολλά άλλα είδη στο ζωικό βασίλειο.
Διόρθωση:Αυτό το άρθρο αναθεωρήθηκε στις 3 Οκτωβρίου 2014, για να αντικατοπτρίζει ότι ο Andy Gardner είναι βιολόγος στο Πανεπιστήμιο του St Andrews και όχι στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης. Επιπλέον, δήλωσε ότι οι ερευνητές υπερερμήνευσαν τα αποτελέσματα ως απόδειξη «προσαρμογής σε επίπεδο ομάδας» και όχι «επιλογής σε επίπεδο ομάδας», όπως αναφέρθηκε αρχικά.
Σημείωση του συντάκτη: 6 Φεβρουαρίου 2020
Από τη στιγμή της δημοσίευσης αυτού του άρθρου, η έρευνα σχετικά με τις κοινωνικές αράχνες που περιγράφεται εδώ έχει τεθεί υπό έλεγχο για παρατυπίες δεδομένων, μαζί με άλλες εργασίες του Jonathan Pruitt που έχουν ήδη ανακληθεί.
