Magyar kutatók cáfolták meg Darwin és Bateman elméletét az ivaros szaporodásról
Charles Darwin munkássága nyomán másfél évszázada tudható, hogy a nemek közötti és a nemeken belüli versengés a természetes szelekció egyik igen fontos formája. A szexuális szelekció során az azonos nemű állatok azért versengenek, hogy a legjobb vagy legtöbb párhoz jussanak, a különnemű párok közötti versengés pedig leginkább arról szól, hogy melyik fél mennyi energiát fektessen az utódok felnevelésébe. A szexuális szelekció számos szinten zajlik a sejtektől a viselkedésig, de a cél mindig a legjobb minőségű és legtöbb utód létrehozása a lehető legkisebb energiabefektetéssel.
Angus John Bateman angol genetikus, a 20. század derekán Darwin elméletére támaszkodva alkotta meg a később kettejükről elnevezett elvet, amely szerint az ivarsejtek méretkülönbsége – a hímivarsejtek sokkal kisebbek, mint a petesejt – alapvetően meghatározza a hímekre és a nőstényekre ható szexuális szelekciót. Mivel a nőstények sok energiát fektetnek a nagy petesejtek létrehozásába, sokkal fontosabb számukra, hogy az utód sikeres legyen, míg a hímek inkább a jobb nőstényekért küzdenek, de az utód gondozásába kevés energiát fektetnek. Az elmélet szerint minél erősebb az anizogámia, azaz minél jobban különböznek egymástól méretben a hím- és a női ivarsejtek, annál nagyobb lesz a különbség a nemek között, több szempontból is.
Ennek a teóriának a valóságtartalmát eddig alig vizsgálták. Nemrégiben azonban Székely Tamás, a Bathi Egyetem evolúcióbiológia-professzora, valamint Mokos Judit, Scheuring István, Liker András és Robert P. Freckleton a Scientific Reports multidiszciplináris folyóiratban tanulmányt közöltek arról, hogy a valóságban nincs közvetlen összefüggés a nemi szerepek és az ivarsejtek méretbeli különbsége között. A kutatók a legkülönfélébb rendszertani csoportokba tartozó 64 állatfajtól származó viselkedési és életmenet-adatokat elemezték, miközben próbáltak kapcsolatot találni az anizogámia, a nemek közötti testméretkülönbség és az utódgondozás erőssége, illetve a szexuális szelekció intenzitása között.
A jelenleg Debrecenben dolgozó Székely Tamás a legújabb eredmények mellett a szaporodási viselkedést firtató más kutatásairól is beszélt a Qubitnek.
Az elmélet valósága
„Az 1859-ben megjelent A fajok eredete persze már arról szólt, hogyan evolválódott az élővilág. Miután Darwin behatóan foglalkozott a növények és az apróbb állatok szaporodásával 1871-ben Az ember származása és a nemi kiválasztás című könyvében jutott oda, hogy a megfigyeléseit újra átgondolva kijelentse: a legrátermettebb egyedet kiemelő természetes szelekció nem minden esetben csak a túlélésért folytatott harcban elért sikereket jelentheti. A ma szexuális szelekció vagy ivari kiválogatódás néven ismert mechanizmus során nem a ragadozók elől legyorsabban elmenekülő, hanem a hímek harcából győztesen kikerülő vagy épp a nőstények számára legvonzóbb nászruhát viselő példány nyeri el a termékenyítés lehetőségét” – mondja az evolúcióbiológus.
Székely szerint az állatvilágban általános szabálynak látszik, hogy a hímek küzdenek egymással, a nőstények pedig gondozzák az utódokat, ahogyan az is, hogy sok, de kicsi ivarsejtet a hímek produkálnak, míg a kevés, de nagy ivarsejt a nőstények sajátja. A Darwin–Bateman-paradigma frappáns és széles körben elfogadott magyarázata szerint a hímek és a nőstények ivarsejtjeinek méretbeli különbsége az oka, hogy a hímek egymás között versengenek a megtermékenyítés lehetőségéért, a nőstények pedig kiválasztják a legjobban bizonyuló egyedeket, hogy velük párosodjanak. Ez és a gyakori belső megtermékenyítés az oka, hogy a nőstények nagyobb valószínűséggel gondozzák az utódokat, mint a hímek.
Az evolúcióbiológus azonban egész eddigi pályafutása során tartotta magát ahhoz az alapelvhez, hogy néhanapján még a legelegánsabb és leglogikusabb elméleteket sem árt letesztelni. Ez történt akkor is, amikor a Bathi Egyetemen működő munkacsoportjához csatlakozott az ELTE-ről Mokos Judit doktorandusz, akinek ezt a korábban alig vizsgált témát javasolta.
„Azt kérdeztük, hogy a spermium és a petesejt relatív mérete megmutatja-e, hogy milyen lesz az ivari szelekció mértéke. Kiderült, hogy a méretbeli különbségek semmilyen összefüggést nem mutatnak” – mondja Székely. Egyedül a szülői gondoskodás mértéke és a szexuális szelekció erőssége között találtak kapcsolatot, tehát minél inkább jellemző egy fajra, hogy a nőstények gondozzák az utódokat, annál erősebb a hímek között a versengés a nőstényekért, és fordítva. Az nem zárható ki, hogy az evolúciós régmúltban az anizogámia indította be a szexuális szelekciót, de később egy sor más tényező sokkal erősebben hatott rá.
Fától az erdőt
„A gerinctelenek többségénél nincs gondozás, bár kivételek azért vannak például pókoknál, skorpióknál vagy az olyan rovaroknál, mint a poloskák. A halaknál, ha van gondozás, akkor az apa gondoz. A kétéltűeknél mindenre akad példa, a madaraknál a kétszülős gondozás variációi figyelhetők meg, az emlősöknél pedig a nőstényi hegemónia érvényesül, eseti szinten bevonva a hímeket. Eddig tudtommal csak a tüskés pikóknál sikerült bizonyítani, hogy azok az egyedek, amelyeknek a szülei gondozóbbak voltak, maguk is gondozóbbak lettek, mint azok, amelyeknél nem figyeltek meg ilyesmit. A szociális tanulás szintén része lehet a mechanizmusnak, de még nem ismerek ilyen eredményt, ahogy a genetikai összefüggéseket is csak mostanában kezdték el vizsgálni” – mondja Székely.
Az evolúcióbiológus szerint a szaporodási rendszerek vizsgálata ugyan az alapkutatások közé tartozik, de a mechanizmusok megértése és az ebből felállított, folyamatosan tesztelt modellek a gyakorlatban szinte azonnal hasznosíthatók. A Székely által vezetett Élvonal – Kutatói kiválósági program 2018-tól a parti madarakat, elsősorban a költöző madár széki liléket (Charadrius alexandrinus) vizsgálja, pontosabban azt, hogy a sarkvidéktől a mérsékelt övi területeken át a trópusokig hogyan befolyásolja a szaporodási utódgondozási stratégiákat a környezet és annak változása. „Próbáljuk elméleti modelleken keresztül megérteni az élővilágot, de a modelleket teszteljük is terepi gyakorlatban, genetika, immunológia szinten. A közvetlen haszon az élővilág hatékonyabb védelme” – mondja Székely.
A széki lilére azért esett a professzor választása, mert „olyan fajt kerestem, amit jól meg lehetett figyelni. Tudományos pályafutásom első időszakában erdei madarakat kutattam, de többnyire csak fákat nézegettem, mert madarat elvétve láttam. Eldöntöttem, hogy életem hátralévő részét nem szeretném fák bámulásával tölteni. Szerencsémre a Dél-Alföldön volt egy jó széki lile populáció, így kezdtünk kollégáimmal behatóbban foglalkozni a parti madarak viselkedésével. Azóta is a terepen élő madárpopulációk megfigyelése a fő irány, a viselkedésük, az utódgondozásuk, az ökológiai folyamatokban betöltött szerepük felderítése”.
Alapkutatástól a természetvédelemig
Székely szerint a terepi vizsgálat az etológiai aspektusokon túl a populációszintű sajátosságokra is fényt deríthet. „A dél-alföldi széki liléknél meghatároztuk a kelt fiókák ivararányát és a már önállóvá vált egyedekét is, és kiderült, hogy a vizsgált négy évben a nőstények jó része eltűnt. Hatszor több hím volt egy populációban, mint nőstény. Ebből kiindulva közel 10 éve több mint 20 fajban vizsgáljuk a demográfiai változásokat, illetve az ivararány változásainak okait. Még nem jutottunk eredményre, de azzal, hogy a mi kutatócsoportunk vezeti ezt a tématerületet nemzetközi szinten, remélhetőleg mi leszünk azok is, akik a fő felfedezéseket teszik ” – mondja az evolúcióbiológus.
És hogy mit keres Székely Bath helyett Debrecenben? „Itthon hasznosabbnak érzem magam, Angliában egy vagyok a sok jó specialista közül, Magyarországon viszont a tapasztalataim és a nemzetközi kapcsolati hálóm révén tudok segíteni a fiataloknak és a kollégáknak. Szerencsém is van, mert az utóbbi években annyi cikket írtam, hogy a bathi tanszékvezetőm azt mondta, hogy egy évre eltűnhetek, és az alkotói szabadságom alatt azt csinálok, amit akarok. Én meg nem Hawaiin süttetem a hátam, hanem hazajöttem a Debreceni Egyetemre, hogy a hazai pusztákon kutathassam a parti madarakat. Az ELKH munkatársaival most kezdünk el egy 6 éves EU LIFE által támogatott élőhelyrekonstrukciós projectet, amivel szeretnénk visszahozni az időközben megfogyatkozott széki liléket. A Hortobágyi Nemzeti Park munkatársaival pedig pedagógus továbbképzéseket szervezünk, hogy bevonjuk a középiskolásokat a terepbiológiába és a természetvédelmi kutatásokba”.
Korábbi kapcsolódó cikkeink: