Bird Science: una concezione comune sulla canzone di un uccello rovesciata in un nuovo studio

In che modo le persone scelgono i loro compagni? Perché alcuni hanno più successo nell'attrarre i compagni di altri?

Queste domande secolari sono ampiamente rilevanti per tutti gli animali, compresi gli esseri umani. La teoria della selezione naturale di Darwin offre un modo per rispondere. Talvolta formulata come "sopravvivenza del più adatto", la teoria può essere applicata anche alla scelta del compagno, prevedendo che è vantaggioso scegliere il compagno che si adatta meglio alla sopravvivenza nel suo ambiente: il corridore più veloce, il miglior cacciatore, il contadino con i più alti rendimenti.

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Questo è un po 'semplicistico come una sintesi della sessualità umana, naturalmente, dal momento che le persone si uniscono nel contesto di norme sociali complesse e ruoli di genere che sono unicamente umani. I ricercatori come noi pensano, tuttavia, che la scelta del compagno in altri animali sia influenzata da questo tipo di adattamenti percepiti. Si adatta alla comprensione degli scienziati dell'evoluzione: se le femmine scelgono di accoppiarsi con maschi ben adattati, la loro prole potrebbe avere una migliore possibilità di sopravvivere. Tratti vantaggiosi finiscono tramandati e conservati nelle generazioni future.

Ma in molte specie i maschi cercano di attrarre i compagni mostrando caratteristiche che sembrano decisamente non adattive. Questi segnali - come una coda abbagliante su un pavone o una bella melodia di un uccello canoro - erano originariamente una grande chiave gettata nella teoria di Darwin della selezione naturale. Tratti come questi sembrano fare l'opposto di rendere un animale più probabile che sopravviva nel suo ambiente. Un display di coda appariscente o una melodia appariscente è ingombrante e ti annuncia sia predatori che interessi d'amore. Darwin è rimasto così sconvolto da questa incoerenza che ha detto: "La vista di una piuma sulla coda di un pavone, ogni volta che la osservo, mi fa star male."

Pensare a questo enigma ha portato Darwin a un'altra importante teoria: la selezione sessuale. Invece di visualizzare direttamente gli adattamenti, i maschi potrebbero dover produrre segnali costosi e non adattivi se le femmine preferiscono quelle caratteristiche quando scelgono gli amici. Per le femmine, questi segnali potrebbero indirettamente comunicare che un maschio sarebbe un buon compagno perché è in grado di sopravvivere e riuscire - nonostante l'ornamento, non a causa di esso. Sotto questo modello, i tratti più costosi sono i più attraenti.

Ma cosa succede se si alza la posta in gioco, come nelle specie poligonine, con i maschi che cercano di attirare e formare legami con più femmine? Un passo logico successivo a questa teoria potrebbe predire che la pressione per produrre segnali meravigliosi salirebbe alle stelle, aggravando i vantaggi per gli individui con ornamenti elaborati. Se i maschi di maggior successo hanno i tratti più straordinari, una conseguente corsa agli armamenti su molte generazioni potrebbe spostare la popolazione verso caratteristiche più estreme. Questa è una teoria intuitiva - l'aumento della competizione per i compagni porterebbe a tratti sessualmente selezionati sempre più elaborati - ma non è stato testato attraverso l'albero della vita.

I sistemi di accoppiamento non monogamici aumentano veramente la selezione sessuale negli animali reali? Con l'aumentare della forza della selezione sessuale, le caratteristiche sessualmente selezionate diventano più estreme? Le code si allungano? Canzoni più belle? Come due biologi con esperienza in metodi computazionali, l'evoluzione dei comportamenti e gli uccelli canori, abbiamo deciso di indagare.

Costruire il database degli uccelli

L'evoluzione è complessa come la vita stessa. Le nuove capacità computazionali consentono ai ricercatori come noi di andare oltre la verifica se determinati tratti tendono semplicemente a verificarsi insieme. Invece, possiamo scavare nel passato e cercare di discernere il percorso che le specie hanno attraversato la storia per arrivare dove sono oggi.

Per testare la teoria secondo la quale i maschi cercano di attirare più amici amplificherebbero la selezione sessuale e guiderebbero l'evoluzione di display sempre più elaborati, avevamo bisogno sia di un nuovo set di dati che di metodi innovativi.

Gli uccelli canori sono un eccellente sistema con cui studiare questa domanda. Innanzitutto, molte specie sono monogame socialmente (sebbene non necessariamente sessualmente), cosa che è altrimenti estremamente rara nel regno animale, ma nel corso della loro storia ci sono state numerose transizioni indipendenti alla poliginia. Ciò rende facile per noi confrontare i brani degli uccelli alla ricerca di un singolo partner per le canzoni di coloro che cercano più amici. Anche gli uccelli canori hanno un'incredibile varietà di canti, dai semplici tweet del passero alle elaborate cadenze del tordo.

Ricercando la letteratura e le guide sul campo pubblicate, abbiamo raccolto dati sul sistema di accoppiamento su quasi 700 specie e dati sulle canzoni per oltre 350 specie, il più grande database del suo genere fino ad oggi. Abbiamo ottenuto una filogenesi di recente pubblicazione - essenzialmente un "albero genealogico" che si estende fino all'antenato di tutti gli uccelli - che copriva tutta la storia evoluzionistica aviaria. Questo servirebbe da nostra mappa attraverso i lignaggi degli uccelli canori.

Abbiamo fuso i dati dei tratti con la filogenesi per risalire nel tempo, stimando come gli antenati di ciascun gruppo di uccelli canori avrebbero potuto suonare e comportarsi.

Questo approccio è un po 'come se ci fossimo imbattuti in una riunione di famiglia umana e abbiamo notato che la stragrande maggioranza dei membri della famiglia ha i capelli biondi e parlava svedese - immaginiamo che una matriarca di famiglia ormai lontana avrebbe avuto anche capelli biondi e probabilmente parlò svedese. Poi, potremmo visitare un'altra riunione di famiglia, parenti lontani del primo, per trovare persone bionde che parlano per lo più in norvegese. In un altro incontro, forse vedremmo gente dai capelli castani che parla spagnolo. Facendo questo centinaia di volte, i ricercatori hanno potuto capire se ci fosse qualche associazione tra colore dei capelli e linguaggio nelle storie di queste famiglie.

Usando metodi simili con l'albero genealogico degli uccelli, siamo stati in grado di testare non solo il modo in cui il comportamento dell'accoppiamento è correlato con le canzoni delle specie viventi, ma anche come questi comportamenti si sono influenzati l'un l'altro per migliaia e persino milioni di anni di storia evolutiva degli uccelli canori. Stimando i probabili comportamenti degli antenati degli uccelli canori dei nostri giorni, potremmo calcolare il tasso di evoluzione di questi tratti, incluso il modo in cui i tassi di evoluzione della canzone potrebbero essere influenzati dal comportamento di accoppiamento, o viceversa.

Selezione sessuale, ma non in una direzione

Quando abbiamo eseguito questa analisi approfondita, i risultati ci hanno sorpreso. Non abbiamo trovato la relazione prevista che le canzoni siano diventate più elaborate nelle specie in cui i maschi cercavano più amici. Invece, abbiamo trovato un modello evolutivo interessante: le canzoni sembravano evolversi in linee poligonali più veloci, ma non in una particolare direzione.

Invece di questi maschi ancestrali che cercavano di sfidarsi a vicenda con canzoni più elaborate, le canzoni sembravano oscillare tra il semplice e complesso come un pendolo oscillante nel corso delle generazioni - cambiando rapidamente nel momento ma non in una direzione coerente nel lungo periodo. Se le canzoni di queste specie poligonose sono diventate troppo semplici o troppo elaborate, hanno iniziato a spostarsi verso il centro.

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Questi risultati sfidano le nostre intuizioni iniziali sul successo riproduttivo e le pressioni evolutive. Studiando le canzoni di molte specie di uccelli monogami e poligoni attraverso l'albero evolutivo, abbiamo trovato risultati in contrasto con la saggezza prevalente: le specie che attraggono più compagni non avevano canzoni più complesse nel complesso, ma le loro canzoni si stavano evolvendo più velocemente. Questa è una nuova prova che può alterare le ipotesi classiche sulla non-monogamia e la selezione sessuale in evoluzione.

Il nostro lavoro mostra che quando gli scienziati studiano la selezione sessuale in futuro, dobbiamo pensare non solo alla grandezza dei tratti studiati, ma anche alla velocità con cui cambiano.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation di Nicole Creanza e Kate Snyder. Leggi l'articolo originale qui.