Promiscuity is the new black. Przez wiele lat biolodzy wierzyli w wiktoriańską bajkę, że samice są monogamiczne, a samce nie. Prawda jest taka, że samice są rozwiązłe, a dowody wskazują, że jest to norma, a nie wyjątek.
Jednakże w nauce – podobnie jak w społeczeństwie – nasze postrzeganie samic powoli się zmienia. Nawet po zapoznaniu się z powszechnym występowaniem kobiecej rozwiązłości, bardzo niewiele było wiadomo o tym, jak kształtuje ona ewolucję. Teoria przewidywała, że rozwiązłość powinna zmniejszyć męską konkurencję przed kryciem i zwiększyć konkurencję po kryciu, ale nie przeprowadzono żadnego bezpośredniego testu tej hipotezy.
Zacząłem mój DPhil (Oxfordian nazwa dla doktoratu) patrząc na to, jak odżywianie larwalne wpływ na reprodukcję much i dobór płciowy1. Po moim pierwszym prawdziwym doświadczeniem z analizą danych, odkryliśmy, że odżywianie larwalne może silnie wpływać na siłę doboru płciowego w grupach. Wtedy zaczęliśmy się zastanawiać, czy moglibyśmy użyć którejś z naszych genetycznie zmutowanych linii much do manipulowania zachowaniami seksualnymi much w bardziej ekstremalny (zabawny!) sposób.
To było wtedy, gdy gościliśmy najlepszą studentkę Oxfordu, jaką Oxford miał do zaoferowania – Emelię Smith. Do jej projektu wykorzystaliśmy zmutowane linie muszek, Drosophila melanogaster, u których samice były bardziej rozwiązłe niż normalnie. Następnie zaprojektowaliśmy badanie, aby bezpośrednio sprawdzić, czy teoria miała rację, przewidując, że rozwiązłość samic powinna zmniejszyć konkurencję samców przed kryciem i zwiększyć konkurencję po kryciu. Według naszej wiedzy, był to pierwszy przypadek bezpośredniej manipulacji genetycznej promiskuityzmem samic w celu zbadania wpływu na selekcję seksualną działającą na samce. Ale nawet jeśli mutant sprawia, że ogólna idea eksperymentu jest bardziej wykonalna i ekscytująca, jest w tym coś więcej niż to, co można zobaczyć na pierwszy rzut oka.
W rzeczywistości eksperyment polegał na znakowaniu farbą much – setek z nich – za pomocą bardzo cienkich szczypiec (pędzle są po prostu za duże!) różnymi kolorami pod mikroskopem. Nasz moment „Picasso-Entomolog”. Następnie śledzenie grup pomalowanych much przez wiele godzin w pomieszczeniu bez okien i liczenie – jedna po drugiej – kilku tysięcy potomstwa tych much na podstawie koloru ich oczu w fenotypowym teście ojcostwa dla much. Wszystko dla dobra nauki!
Ale było warto.
Potwierdziliśmy teorię: promiskuityzm samic osłabia selekcję na samców przed kryciem, jednocześnie zwiększając znaczenie rywalizacji samców z samcami po kryciu. Ale to nie wystarczyło, chcieliśmy czegoś więcej. Chcieliśmy poznać mechanizmy behawioralne leżące u podstaw tego zjawiska. Na szczęście Grant C McDonald pracował tuż obok nad metodami wyodrębnienia niektórych z różnych mechanizmów behawioralnych, które mogłyby przyczynić się do zaobserwowanych przez nas wzorców. Wspólnie wykorzystaliśmy te dane do przetestowania bardziej zaawansowanych modeli selekcji płciowej, które uwzględniają sposób, w jaki samce i samice współdziałają w grupach. Wykazaliśmy, że samce nie próbują – przynajmniej w naszym projekcie – kojarzyć się z bardziej lub mniej rozwiązłymi samicami. Zamiast tego, aby zrekompensować silniejszą konkurencję po kryciu, samce częściej kopulowały z tą samą samicą, co zwiększało sukces samców w zapładnianiu jaj samic.
Byliśmy podekscytowani, a kilka miesięcy później tutaj stałem przed dużym tłumem, aby przedstawić moje wyniki na konferencji ESEB w 2015 roku. Jako student drugiego roku DPhil, to była moja pierwsza „prawdziwa” prezentacja. Były tam wielkie nazwiska. Wszystko poszło względnie dobrze… aż do końca. Kiedy podłoga otworzyła się na pytania, niektórzy starsi koledzy skrytykowali niektóre aspekty eksperymentu. Głównie, że mutacja genetyczna mogła wpłynąć na konkurencję plemników i wykorzystanie spermy w sposób, który podważył wyniki. Słusznie – w tamtym czasie nie mieliśmy żadnych danych na ten temat. Ale kiedy wychodziłem z budynku, podszedł do mnie starszy kolega i powiedział:
„Nie wierzę w nic, co pan tam powiedział”. Próbowałem bronić moich argumentów, ale po pewnej dyskusji zakończył słowami: „jesteś kłamcą”. Auć. Uwaga, proszę nigdy nie traktować w ten sposób młodego studenta DPhil – to zdecydowanie nie jest zachęcające.
Anyway, byliśmy zaniepokojeni krytyką dotyczącą wpływu mutacji na konkurencję plemników. Podczas gdy my próbowaliśmy znaleźć sposób na rozwiązanie tego problemu, Damian Smith i mój dziadek akademicki prof. Tracey Chapman opublikowali manuskrypt z danymi, które można było wykorzystać do rozwiania naszych obaw2. Idealne wyczucie czasu! Następnie współpracowaliśmy z Damianem i Tracey i ponownie wykorzystaliśmy ich dane, aby wykazać, że zmiany w konkurencji plemników prawdopodobnie nie wyjaśniają naszych pierwotnych wyników. To samica promiskuityczna jest kluczem.
Nasze odkrycia stanowią ważny postęp w kierunku lepszego zrozumienia tego, jak samica promiskuityczna – i ogólnie zachowanie samicy – wpływa na ewolucję. Teraz musimy wyjść poza muchy, do innych gatunków i innych projektów eksperymentalnych, aby zbadać, czy teoria i eksperyment nadal się zgadzają. Proszę rzucić okiem na nasz manuskrypt opublikowany w Nature Communications3.
Morimoto, Juliano, Tommaso Pizzari, and Stuart Wigby. „Developmental environment effects on sexual selection in male and female Drosophila melanogaster”. PloS One 11.5 (2016): e0154468.
.