(Inside Science) — W bitwie płci, choroby przenoszone drogą płciową mogą czasami być bronią, którą samce wykorzystują do zwycięstwa. Taki jest wniosek z nowego badania, które wykorzystało matematykę do modelowania odwiecznej walki ewolucyjnej: dążenia do wypełnienia następnego pokolenia jak największą liczbą potomstwa.
Znaleziska te prawdopodobnie nie odnoszą się do ludzi, a wynik będzie się różnił w zależności od zwierząt i chorób, o które chodzi, powiedzieli naukowcy. Ale zarażając samicę chorobą weneryczną, mężczyzna może być w stanie skłonić swojego partnera do zainwestowania więcej energii i zasobów w swoje dzieci, a nie w przyszłe dzieci z innymi samcami.
Badania zostały przeprowadzone przez naukowców z Australian National University w Canberze, w tym biologa ewolucyjnego Megan Head oraz ówczesnych studentów Sophie Johns i Jonathana Henshaw.
„Istnieje pewien rodzaj tendencji do myślenia, że są to po prostu złe rzeczy, których jednostki powinny zawsze chcieć uniknąć”, powiedział Henshaw. Ale, powiedział, z perspektywy męskiego zwierzęcia, „nie może być sytuacje, w których mają korzystne skutki.”
Burdens macierzyństwa
Macierzyństwo jest opodatkowanie. Potrzeba wielu zasobów, aby zbudować kopułę jaj lub miot młodych, a wiele matek zapewnia jeszcze więcej opieki po urodzeniu młodych. Ale jeśli samica nie pochodzi z gatunku, który rozmnaża się tylko raz, prawdopodobnie nie chce wrzucać wszystkiego, co ma, do jednego potomstwa. Zamiast tego, musi racjonować swoje zasoby, utrzymując się w zdrowiu wystarczającym do ponownego rozmnażania.
Ludzkie samce są niezwykłe w tym, że w dużej mierze podzielają priorytety swoich partnerów. Podobnie jak niektóre ptaki i inne stworzenia, które tworzą długoterminowe więzi w parach, ludzki samiec często ma wiele porodów z tą samą kobietą, więc ma ewolucyjny interes w utrzymaniu jej przy życiu i zdrowiu.
Tak nie jest w większości królestwa zwierząt. Typowy samiec zwierzęcia nie ma powodu, by troszczyć się o przyszłe dzieci samicy, ponieważ prawdopodobnie nie będzie biologicznym ojcem. Lepiej dla niego, jeśli ona przeznacza środki na jaja, które właśnie próbował zapłodnić.
To jest dokładnie to, co robi wiele samic, gdy coś rujnuje ich długoterminowe perspektywy hodowlane — na przykład, gdy łapią chorobę przenoszoną drogą płciową, która może ostatecznie uczynić je bezpłodnymi. Niektóre kolczatki składają więcej jaj zaraz po złapaniu choroby grzybiczej przenoszonej drogą płciową, a strzyżyki domowe składają jaja z większymi żółtkami i karmią swoje pisklęta częściej, gdy ich ciała są podstępnie nakłaniane do myślenia, że są chore. Similar strategies have been found in everything from hamsters to frogs.
„They’re kind of pushing in all of their chips a perception that they might be unlikely to survive and reproduce again,” said Keith Bowers, a behavioral ecologist at the University of Memphis in Tennessee, who was not involved in the study.
Zakażenie i odpowiedź
Head rozumował, że przewaga, jaką samce uzyskują z zarażania samic, może częściowo zrównoważyć koszty, jakie ponoszą z powodu choroby. Dlatego samce mogą zainwestować mniej energii w walkę z infekcją, co prowadzi do słabszej odpowiedzi immunologicznej.
Zespół badawczy przetestował te pomysły za pomocą modelu matematycznego, który obliczył idealną strategię dla samców i samic w różnych scenariuszach. Model symulował uproszczoną populację zwierząt, które mogły się rozmnażać i rozprzestrzeniać chorobę weneryczną. Choroba przenosiła się tylko drogą płciową, a gdy samiec przekazał ją samicy, ta mogła dostosować, ile energii włożyła w swoją odpowiedź immunologiczną lub w potomstwo samca.
Mężczyźni w modelu musieli zdecydować, ile zainwestować we własną odpowiedź immunologiczną. Oczywiście, większość chorób wenerycznych szkodzi zarówno mężczyznom, jak i kobietom, więc mężczyźni powinni prawdopodobnie podjąć pewien wysiłek, by odeprzeć infekcję. Ale zgodnie z modelem ilość wysiłku zależała od tego, jak zachowywały się samice.
Jeśli samica w modelu miała duże szanse na pozbycie się infekcji, odwracała zasoby od reprodukcji, by zasilić swoją odpowiedź immunologiczną. Jest to przeciwieństwo tego, czego chcą samce, więc w tym przypadku samce pracowały wyjątkowo ciężko, by odeprzeć własne infekcje. Z drugiej strony, jeśli zainfekowana samica miała niewielkie szanse na pozbycie się choroby, jej najlepszym wyjściem było skupienie się na natychmiastowej reprodukcji.
Im więcej samce mogły zyskać na infekowaniu samic, tym mniej wydawały na własną odpowiedź immunologiczną. To może być poważna sprawa: W pewnych warunkach, jeśli infekcja spowodowała, że samice w modelu dały 36 procent więcej do ich następnej partii potomstwa, samce zmniejszyły swoją odpowiedź immunologiczną o 65 procent. Wyniki badań zostały opublikowane w kwietniowym wydaniu czasopisma Evolutionary Ecology.
„Pomyślałem, że to absolutnie fascynujące”, powiedział Bowers. „Autorzy znaleźli dowód, przynajmniej teoretyczny, że samce mogą ewoluować w kierunku niższej odporności na choroby specjalnie po to, aby zarazić samicę i skorzystać z jej zwiększonego wysiłku reprodukcyjnego.”
Rzeczywiste stworzenia są jeszcze dziwniejsze
Modele teoretyczne mogą jedynie pokazać, co mogłoby się wydarzyć, a nie co faktycznie się dzieje, zauważył Bowers. Niemniej jednak istnieją powody, by sądzić, że kompromisy, które badacze zamodelowali, mogą również wystąpić w prawdziwym świecie – w obu kierunkach. Istnieje wiele znanych przypadków, w których samice wydają mniej zasobów na swoje potomstwo po zachorowaniu, a także wiele przypadków, w których robią coś przeciwnego, rzucając swoją energię w macierzyństwo.
Na przykład, żeńskie żuki gnojowe dostarczają każde jajo z kulką kupy, a one toczą mniej kulek kupy po wystawieniu na działanie substancji, która symuluje infekcję bakteryjną. Ale świerszcze reagują na kpiącą infekcję składając wszystkie jaja na raz, powiedział Rob Knell, ekolog ewolucyjny z Queen Mary University of London w Wielkiej Brytanii, który nie brał udziału w badaniu, ale zaproponował podobny pomysł we wcześniejszej pracy.
„Jeśli założenia modelu są prawdziwe, co prawdopodobnie ma miejsce w niektórych przypadkach, to powinniśmy spodziewać się sytuacji, w których w interesie reprodukcyjnym mężczyzny jest zarażenie kobiety chorobą weneryczną”, powiedział Knell. „Byłbym zaskoczony, gdyby to było powszechne, ale byłbym również zaskoczony, gdyby to się nigdy nie zdarzyło.”
Jednym z możliwych przykładów jest rodzaj osy znalezionej w północno-wschodnich Stanach Zjednoczonych, która przenosi pasożytnicze roztocza. Żeńskie larwy osy zabijają wszystkie roztocza, które znajdują w swoich gniazdach, więc są wolne od pasożytów, gdy pojawiają się jako dorośli. Ale męskie larwy os pozwalają roztoczom wpełznąć do wyspecjalizowanych szczelin na ich ciałach. Kiedy dorosłe osy łączą się w pary, roztocza przenoszą się z samców na samice. Naukowcy podejrzewają, że roztocza pomagają samcom os poprzez redukcję liczby dodatkowych partnerów, z którymi samice os łączą się w pary, powiedział Knell.
Nowy model może również pomóc wyjaśnić przypadki, w których samce i samice reagują inaczej na tę samą chorobę.
„Bardzo często zdarza się, że samice mają silniejsze systemy odpornościowe i są lepsze w odpieraniu infekcji niż samce. A więc procesy takie jak te mogą pomóc wyjaśnić, dlaczego istnieje różnica płci” – powiedział Henshaw.
Niektórzy mogą być sceptyczni, że samce jakiegokolwiek gatunku ewoluowałyby, by szkodzić swoim kolegom. Ale prawdziwe zwierzęta robią to cały czas. Nasienie muszki owocowej zawiera toksyny, które skracają życie samicy, a pluskwy impregnują swoich partnerów, przebijając ich ciała. Te i inne tego typu brutalne strategie przynoszą korzyści samcom, dając im więcej ocalałego potomstwa.
„Brzmią trochę przerażająco, ale kiedy pomyślisz o tym z perspektywy ewolucji, możesz zobaczyć, jak to mogło zostać wybrane” – powiedział Henshaw.