Η Εξέλιξη είναι η μεγαλύτερη παράσταση στη Γη

Η επιστήμη μπορεί να είναι μια ιδιόμορφη πηγή χαράς - η χαρά, σε μεγάλο βαθμό μοναδική για τα ανθρώπινα όντα, της κατανόησης του σύμπαντος στο οποίο ζούμε. Για κάποιους, οι χαρές της επιστήμης είναι εύκολα προσβάσιμες. γαντζώνονται σε αυτό ως παιδιά και μετά απολαμβάνουν μια τακτική επιστήμη για το υπόλοιπο της ζωής τους. Για άλλους, όμως, δεν είναι τόσο εύκολο. Πολλοί άνθρωποι θα μπορούσαν γαντζωθείτε στην επιστήμη, αλλά για τον έναν ή τον άλλον λόγο μην ασχοληθείτε αμέσως και μην αποκτήσετε ποτέ τη γεύση. Αναγνωρίζουν πόσο χρήσιμη είναι η επιστήμη, φυσικά, αλλά είναι κλειστοί στις απολαύσεις των ανακαλύψεών της.

Ως αποτέλεσμα, εκπαιδευτικοί φυσικών επιστημών όπως εγώ προσπαθούν πάντα να βρουν τρόπους να στραφούν οι άνθρωποι στην επιστήμη. Ένας τρόπος που υποψιάζομαι ότι έχει περάσει σχετικά απαρατήρητος είναι η χρήση μιμιδίων και ιογενών κλιπ YouTube ως φάρμακο πύλης στην επιστήμη. Και ένας τομέας όπου αυτό μπορεί να είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικό είναι η επιστήμη της συμπεριφοράς των ζώων. Πολλά ιογενή αποσπάσματα ζώων - με γορίλες και γαζέλες, παράξενα πουλιά και μέλισσες - μοιάζουν με επιπόλαια διασκέδαση στην επιφάνεια, αλλά αποδεικνύεται ότι κρατούν σημαντικά μαθήματα για την εξέλιξη των «ξαδέρφων μας με γούνα και φτερά» … και για τη δική μας εξέλιξη.

Εδώ είναι μερικά από τα αγαπημένα μου. Απολαύστε!

Η συμπεριφορά εξελίσσεται

Το πρώτο μάθημα στην επιστήμη της συμπεριφοράς των ζώων είναι το εξής:Η φυσική επιλογή δεν δημιουργεί απλώς ανατομικές προσαρμογές, όπως μάτια και φτερά και δόντια και νύχια. δημιουργεί επίσης συμπεριφορικές προσαρμογές. Η συμπεριφορά, με άλλα λόγια, εξελίσσεται. Πιο συγκεκριμένα, τα κίνητρα και τα νευρωνικά κυκλώματα που στηρίζουν τη συμπεριφορά εξελίσσονται. Όχι λιγότερο από τα μάτια και τα νύχια, αυτά τα πράγματα είναι προσαρμογές που έχουν σχεδιαστεί τελικά για να μεταβιβάσουν τα γονίδια που τα δημιουργούν.

Για να ξεκινήσετε με ένα απλό παράδειγμα, σκεφτείτε αυτήν την εργατική μικρή αράχνη, που υφαίνει επιμελώς τον ιστό της.

Η ακριβής ακολουθία των σωματικών κινήσεων που απαιτούνται για να επιτευχθεί αυτό δημιουργήθηκε από τη φυσική επιλογή, εξίσου σίγουρα με τα οκτώ πόδια, τα οκτώ μάτια και τον εξωσκελετό της αράχνης. (Ο ίδιος ο ιστός δημιουργήθηκε επίσης από φυσική επιλογή, αλλά αυτό είναι μια άλλη ιστορία.)

Τώρα, η αράχνη προφανώς δεν έχει μια διανοητική εικόνα του ολοκληρωμένου ιστού στο μικρό μυαλό της αράχνης, με τον τρόπο που θα είχε ένας άνθρωπος αρχιτέκτονας ή μηχανικός. Ακόμα κι έτσι, είναι εκπληκτικό ότι η φυσική επιλογή μπορεί να δημιουργήσει τόσο περίπλοκα μοτίβα ένστικτα και εκπληκτικό ότι μπορεί να συμπιέζει τόση πολυπλοκότητα συμπεριφοράς σε έναν τόσο μικροσκοπικό εγκέφαλο. Φανταστείτε πόσο δύσκολο θα ήταν να φτιάξετε ένα ρομπότ σε μέγεθος αράχνης που θα μπορούσε να το κάνει αυτό!

Η φυσική επιλογή είναι ταλαντούχος μηχανικός

Αυτό είναι μόνο ένα παράδειγμα μιας πολύ γενικής τάσης, δηλαδή ότι η φυσική επιλογή κατασκευάζει τακτικά μηχανισμούς που οι άνθρωποι μηχανικοί εξακολουθούν να αγωνίζονται να ταιριάξουν. Εδώ είναι ένα άλλο παράδειγμα:οι νευρικές δομές που υποστηρίζουν τη σταθεροποίηση της κεφαλής σε αυτό το γεράκι.

Η σταθεροποίηση της κεφαλής είναι κοινή στον κόσμο των ζώων και ιδιαίτερα στα πτηνά. Έχει την ίδια λειτουργία με τη σταθεροποίηση εικόνας στις κάμερες:να διατηρεί σταθερή θέα παρά την κίνηση. Η κύρια εξελικτική ανταμοιβή αυτού είναι ότι βοηθά το ζώο να έχει μια σταθερή επιδιόρθωση του θηράματος:τόσο το καλύτερο για τη θανάτωση.

Εξελικτικοί Αγώνες Όπλων

Το κυνήγι είναι ένα κρίσιμο έργο προσαρμογής για πολλά ζώα και η φυσική επιλογή έχει δημιουργήσει διάφορες προσαρμογές για να το διευκολύνει. Αλλά μόλις έχετε κυνηγούς, έχετε και κυνηγούς - και δεν είναι προς το συμφέρον των κυνηγών να καταλήξουν στην κοιλιά ενός κυνηγού. Έτσι, οι κυνηγοί δημιουργούν μια πίεση επιλογής στο θήραμα για προσαρμογές για να αμυνθούν από τους κυνηγούς. Αυτές οι προσαρμογές με τη σειρά τους αυξάνουν την πίεση επιλογής στους κυνηγούς για αποτελεσματικές κυνηγετικές ικανότητες, οι οποίες στη συνέχεια ενισχύουν περαιτέρω την πίεση επιλογής στο θήραμα για αποτελεσματική τεχνολογία κατά των θηρευτών — και ούτω καθεξής, και ούτω καθεξής. Το καθαρό αποτέλεσμα είναι ότι το αρπακτικό και το θήραμα εξελίσσονται όλο και πιο εξελιγμένες προσαρμογές, χωρίς συνολικό πλεονέκτημα για καμία πλευρά. Οι βιολόγοι το αποκαλούν εξελικτική κούρσα εξοπλισμών , και είναι μια σημαντική ώθηση για την εξελικτική αλλαγή.

Σε αυτό το κλιπ, βλέπουμε τους καρπούς μιας τέτοιας κούρσας εξοπλισμών, καθώς ένα εκπληκτικό προϊόν φυσικής επιλογής ξεφεύγει ελάχιστα από τα νύχια ενός άλλου εκπληκτικού προϊόντος φυσικής επιλογής. Αυτή τη φορά…

(Τα αστέρια της παράστασης, παρεμπιπτόντως, είναι ένας αρουραίος καγκουρό και ένας κροταλίας.)

Playing Dead

Τα φίδια συχνά παίζονται ως κακοί σε αυτό το είδος ιστορίας. Αλλά τα φίδια μπορεί να είναι θήραμα καθώς και αρπακτικά, θύματα καθώς και θύματα. Κατά συνέπεια, όπως τόσα άλλα ζώα, τα φίδια έχουν εξελίξει μια σειρά προσαρμογών συμπεριφοράς που έχουν σχεδιαστεί για να εμποδίζουν τους επίδοξους θηρευτές. Ακολουθεί ένα εξαιρετικό παράδειγμα:ένα φίδι που προσποιείται τον θάνατο του ως απάντηση σε μια προφανή απειλή. Ο μικρός μπορεί να είναι έτοιμος για Όσκαρ…

Συλλογική Συμπεριφορά

Ο αρουραίος καγκουρό και το φίδι hognose δούλευαν μόνοι τους ενάντια στις εχθρικές δυνάμεις της φύσης. Συχνά, όμως, τα ζώα συνεργάζονται για να νικήσουν τα αρπακτικά και άλλους κινδύνους. Περιέργως, μερικά από τα πιο εντυπωσιακά παραδείγματα αυτού δεν βρίσκονται σε μεγαλόψυχα, έξυπνα ζώα όπως εμείς, αλλά σε μικροσκοπικά, μικροεγκεφαλικά ζώα όπως τα έντομα.

Για παράδειγμα, σε αυτό το κλιπ, βλέπουμε εκατοντάδες μέλισσες να εκτελούν τη συλλογική επίδειξη απειλής τους. Γνωστή ως "λαμπυρίζει", η οθόνη είναι παρόμοια με ένα κύμα σε ένα αθλητικό στάδιο και έχει σχεδιαστεί για να τρομάζει τις σφήκες και άλλα αρπακτικά. Πρέπει να πω, νομίζω ότι θα λειτουργήσει σε μένα.

Αποκτά Frisky

Όλες οι προσαρμογές που έχουμε εξετάσει μέχρι στιγμής έχουν εξελιχθεί για να βοηθήσουν τους ιδιοκτήτες τους να επιβιώσουν. Αλλά η φυσική επιλογή δεν αφορά μόνο την επιβίωση. Ακόμα κι αν ένας οργανισμός ζούσε για χίλια χρόνια, αν δεν παρήγαγε απογόνους εκείνη την περίοδο, τα γονίδιά του θα εξαφανίζονταν από τη γονιδιακή δεξαμενή τη στιγμή που πέθαινε, το ίδιο σίγουρα σαν να είχε ζήσει μόνο μια μέρα . Με σπάνιες εξαιρέσεις, αν θέλετε τα γονίδιά σας να επιμείνουν, πρέπει να αποκτήσετε απογόνους. Και στα σεξουαλικά αναπαραγόμενα είδη, αυτό σημαίνει να βρεις σύντροφο.

Αυτό μας φέρνει σε έναν σημαντικό υποτύπο φυσικής επιλογής, γνωστό ως σεξουαλική επιλογή . Η σεξουαλική επιλογή είναι επιλογή για χαρακτηριστικά που αυξάνουν την αναπαραγωγική επιτυχία κάποιου, σε αντίθεση με την επιβίωση ή τη μακροζωία κάποιου. Μερικές φορές αυτό σημαίνει χαρακτηριστικά που βοηθούν κάποιον να πάρει το καλύτερο από τους αντιπάλους του ίδιου φύλου - σκεφτείτε ότι αρσενικά ελάφια κλειδώνουν τα κέρατα, παλεύουν για πρόσβαση στα θηλυκά. Συχνά, ωστόσο, σημαίνει χαρακτηριστικά που βοηθούν τους ιδιοκτήτες τους να τραβήξουν το βλέμμα των πιθανών σεξουαλικών συντρόφων.

Το κλασικό παράδειγμα είναι η ουρά του παγωνιού. Αυτό το δυσκίνητο εξάρτημα δεν εξελίχθηκε για να ενισχύσει τις προοπτικές επιβίωσης του παγωνιού - αν μη τι άλλο, κάνει το αντίστροφο - αλλά για να προσελκύσει τη σεξουαλική προσοχή οποιουδήποτε διερχόμενου θηλυκού. Η ουρά του παγωνιού είναι ένα τόσο πολύ φορεμένο παράδειγμα σεξουαλικής επιλογής που είναι εύκολο να ξεχάσουμε πόσο εκπληκτικό και παράξενο είναι. Ακολουθεί μια γρήγορη υπενθύμιση:

Περίεργο και πιο παράξενο

Αν και η ουρά του παγωνιού είναι το πιο γνωστό παράδειγμα σεξουαλικής επιλογής, είναι στην πραγματικότητα απλώς η κορυφή του παγόβουνου της σεξουαλικής επιλογής. Σε μια ποικιλία ειδών, η σεξουαλική επιλογή έχει μετατρέψει τα αρσενικά —και μερικές φορές και τα θηλυκά— σε ζωντανά σεξουαλικά στολίδια, εξοπλισμένα με πολύχρωμες κορυφές στο κεφάλι, τρελούς χορούς και χίλια άλλα θαύματα.

Πάρτε, για παράδειγμα, αυτό το παράξενο πλάσμα:το μακροβούτινο ομπρέλα…

Το wattle που κρέμεται από το στήθος του είναι μια σεξουαλική επίδειξη:το ομπρέλα που ισοδυναμεί με την ουρά του παγωνιού. Το ίδιο το κουφάκι του Έλβις. (Η σεξουαλική επιλογή πήγε πραγματικά στην πόλη με τα πουλιά.)

Εξελικτικές ανταλλαγές

Οι προσαρμογές δεν είναι ποτέ τέλειες. συνεπάγονται πάντα ένα συνδυασμό οφελών και κόστους, με την επιλογή να ευνοεί την παραλλαγή με τη λιγότερο κακή αναλογία οφέλους-κόστους διαθέσιμη εκείνη τη στιγμή. Πιο συγκεκριμένα, η επιλογή ευνοεί την παραλλαγή με τη λιγότερο κακή αναλογία οφέλους-κόστους κατά μέσο όρο . Έτσι, κατά μέσο όρο, τα οφέλη από το να κάνεις σέξι ουρά ή να μάχεσαι με αντιπάλους για συντρόφους, υπερτερούν του κόστους – αν δεν το έκαναν, αυτά τα πράγματα δεν θα είχαν εξελιχθεί ποτέ. Αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι τα οφέλη υπερτερούν του κόστους για κάθε άτομο ή σε κάθε περίπτωση. Εδώ είναι μια περίπτωση όπου η φυσική επιλογή για επιβίωση υπερισχύει της σεξουαλικής επιλογής…

Γονική μέριμνα

Το ζευγάρωμα είναι κρίσιμο στην εξέλιξη. Για πολλά είδη, όμως, είναι μόνο η αρχή. Στα θηλαστικά και στα πτηνά ειδικότερα, τα μικρά συχνά δεν μπορούν να επιβιώσουν μόνα τους. Ως αποτέλεσμα, η φυσική επιλογή έχει δημιουργήσει ένα νέο είδος συμπεριφοράς:τη γονική φροντίδα.

Ακολουθεί ένα εξαιρετικό παράδειγμα:ένα μητρικό πτηνό που αρνείται να εγκαταλείψει τα αυγά του μπροστά σε μια σημαντική απειλή.

Γιατί ρισκάρει έτσι τον λαιμό της; Η απάντηση είναι ότι όλα τα γονίδια που προκαλούν την τάση έχουν πολλές πιθανότητες να εντοπιστούν και στους απογόνους της. Στην πραγματικότητα, αυτά τα γονίδια φροντίζουν αντίγραφα του εαυτού τους που βρίσκονται σε άλλα σώματα.

Φυσικά, το μητρικό πουλί δεν σκέφτεται για τη διατήρηση των γονιδίων της. απλά προστατεύει τα μικρά της επειδή το θέλει. Αλλά γιατί θέλει; Απλό:Επειδή τα πουλιά δεν τα έκαναν στο παρελθόν δεν που ήθελαν να προστατεύσουν τα μικρά τους είχαν λιγότερους επιζώντες απογόνους από αυτούς που είχαν, και ως εκ τούτου η επιθυμία να προστατέψει κανείς τα μικρά του γινόταν ολοένα και πιο κοινή με κάθε γενιά που περνούσε.

Μην με παρεξηγείτε:Τα μητέρα πουλιά δεν προστατεύουν πάντα τα μικρά τους. Μερικές φορές, κόβουν τις απώλειές τους για να έχουν περισσότερους απογόνους αργότερα. Αλλά το γεγονός ότι προστατεύουν τα μικρά τους τις περισσότερες φορές —και οι ψυχολογικοί μηχανισμοί στους οποίους βασίζεται η απόφαση να προστατεύσουν ή να μειώσουν τις απώλειές τους—είναι προσαρμογές συμπεριφοράς που εφαρμόζονται από τη φυσική επιλογή.

Δεν είναι μόνο η μαμά

Στα περισσότερα γονικά είδη, τα θηλυκά είναι αυτά που φροντίζουν τα μικρά, ενώ τα αρσενικά είναι αδικοχαμένοι μπαμπάδες. Όπως συμβαίνει σχεδόν με τα πάντα στη βιολογία, ωστόσο, υπάρχουν πολλές εξαιρέσεις στον κανόνα. Σε ορισμένα είδη, για παράδειγμα, τα αρσενικά είναι οι κύριοι φροντιστές, ενώ σε άλλα και τα δύο φύλα βοηθούν στη φροντίδα των απογόνων τους. (Αυτό δεν θα πρέπει να αποτελεί και πολύ έκπληξη· στο κάτω-κάτω, εμείς οι ίδιοι ανήκουμε σε ένα από τα τελευταία είδη.) Ακολουθεί ένα ωραίο παράδειγμα αρσενικού που τραβάει το βάρος του:ένας ασημί γορίλας που στέκεται φρουρός καθώς η οικογένειά του διασχίζει το δρόμο.

Αλτρουισμός πέρα ​​από την οικογένεια

Η γονική μέριμνα είναι το πιο διαδεδομένο παράδειγμα μιας εξαιρετικά βαθιάς τάσης στον ζωντανό κόσμο, δηλαδή ότι οι οργανισμοί τείνουν να νοιάζονται περισσότερο για γενετικούς συγγενείς παρά για μη συγγενικά άτομα. Αυτή η τάση εντοπίζεται όχι μόνο σε όλο το μήκος και το πλάτος του ζωικού βασιλείου, αλλά και σε φυτά, βακτήρια, ακόμη και ιούς.

Ωστόσο, ο αλτρουισμός στον ζωντανό κόσμο δεν σταματά πάντα στα όρια της οικογένειας. Σε ορισμένα είδη -κυρίως το δικό μας- τα άτομα επίσης συχνά συνεργάζονται και βοηθούν μη συγγενείς. Και μερικές φορές, περιστασιακά, η καλοσύνη και η συνεργασία μας εκτείνονται ακόμη περισσότερο.

Αυτό το τελευταίο κλιπ το αποτυπώνει όμορφα. Και μου θυμίζει ένα από τα αγαπημένα μου αποφθέγματα από τον τύπο που πήρε το μπαλάκι σε όλη αυτή την περιοχή της έρευνας, τον Τσαρλς Δαρβίνο:«Η αγάπη για όλα τα ζωντανά πλάσματα είναι η πιο ευγενική ιδιότητα του ανθρώπου». Δεν μπορούσα να συμφωνήσω περισσότερο!

Ο Steve Stewart-Williams είναι συγγραφέας του The Ape That Understood the Universe:How the Mind and Culture Evolve (2018. Cambridge University Press). Ακολουθήστε τον Steve στο Twitter.

Εικόνα μολύβδου:Drop of Light / Shutterstock