Fågelvetenskap: En vanlig begrepp om en fågelns sång uppe i ny studie

Hur väljer individer deras kompisar? Varför är några mer framgångsrika för att locka kompisar än andra?

Dessa åldrade frågor är i stort sett relevanta för alla djur, inklusive människor. Darwins teori om naturligt urval erbjuder ett sätt att svara på dem. Ibland uttryckas som "överlevnad av de fittaste", teorin kan också gälla för valmöjligheter och förutspår att det är fördelaktigt att välja kompis som är bäst anpassad att överleva i sin miljö - den snabbaste löpare, den bästa jägaren, bonden med högsta avkastning.

Se även: Extremt Sad Birds Visa hur en befolkning kan dö från ensamhet

Det är lite förenkling som en sammanfattning av mänsklig sexualitet, naturligtvis, eftersom människor kopplar samman i samband med komplexa sociala normer och genusroller som är unika mänskliga. Forskare som oss tror emellertid att det här kompisalternativet i andra djur påverkas av sådana upplevda anpassningar. Det passar med forskarnas förståelse av evolutionen: Om kvinnor väljer att kompisera med väl anpassade män, kan deras avkommor ha en bättre chans att överleva också. Fördelaktiga drag slocknar ner och bevaras i framtida generationer.

Men i många arter försöker manar att locka kompisar genom att visa egenskaper som verkar vara avgjort icke-adaptiva. Dessa signaler - som en bländande svans på en påfågel eller en vacker melodi från en sångfågel - var ursprungligen en stor skiftnyckel som kastades i Darwins teori om naturligt urval. Egenskaper som dessa verkar göra motsatsen till att ett djur är mer benäget att överleva i sin miljö. En prydlig svansvisning eller en prydlig melodi är besvärlig, och det meddelar dig rovdjur och kärleksintressen. Darwin blev så upprörd av denna inkonsekvens att han sa: "Synen av en fjäder i en påfågelns svans, när jag blickar på den, gör mig sjuk."

Att tänka på detta konundrum ledde Darwin till en annan stor teori: sexuellt urval. Istället för att direkt presentera anpassningar kan män behöva producera kostsamma, icke-adaptiva signaler om kvinnorna föredrar dessa egenskaper när de väljer kompisar. För kvinnorna kan dessa signaler indirekt meddela att en man skulle vara en bra kompis eftersom han kan överleva och lyckas - trots prydnaden, inte på grund av det. Under denna modell är de mest kostnadseffektiva egenskaperna de mest attraktiva.

Men vad händer om insatserna höjas, som hos polygynösa arter, med män som försöker locka och bilda band med flera honor? Ett logiskt nästa steg till denna teori kan förutsäga att trycket för att producera vackra signaler skulle skyrocket, förmedla belöningen för individer med utarbetade ornament. Om de mest framgångsrika männen har de mest extraordinära egenskaperna, skulle en efterföljande vapenlek över många generationer kunna flytta befolkningen mot mer extrema egenskaper. Detta är en intuitiv teori - ökad konkurrens om kamrater skulle leda till alltmer utarbetade sexuellt utvalda drag - men det har inte testats över livets träd.

Ökar icke-monogamiska parningssystem verkligen sexuellt urval i riktiga djur? När styrkan av sexuellt urval ökar blir sexuellt valda egenskaper extrema? Blir svansarna längre? Sångar vackrare? Som två biologer med kompetens inom beräkningsmetoder, utvecklingen av beteenden och sångfåglar, bestämde vi oss för att undersöka.

Bygga upp fågeldatabasen

Evolutionen är lika komplex som livet självt. Nya beräkningsförmåga gör det möjligt för forskare som oss att gå utöver testet om vissa egenskaper helt enkelt brukar uppstå tillsammans. Istället kan vi gräva in i det förflutna och försöka urskilja den väg som arten har rest genom historien för att komma fram där de är idag.

För att testa den teori som män försöker locka till sig flera kompisar skulle förstärka sexuellt urval och driva utvecklingen av alltmer utarbetade bildskärmar, behövde vi både en ny dataset och innovativa metoder.

Songbirds är ett utmärkt system för att studera denna fråga. För det första är många arter sociala (men inte nödvändigtvis sexuella) monogamiska, som i övrigt är utomordentligt sällsynta i djurriket, men det har skett många oberoende övergångar till polygyni under historiens gång. Det gör det lätt för oss att jämföra låtarna av fåglar som söker en enda partner till låtarna hos dem som letar efter flera kompisar. Songbirds har också en otroligt mångfald av sång, från de enkla tweetsna av husmusen till de utarbetade cadenzerna av mockingbirden.

Genom att söka ut publicerade litteratur- och fältguider samlade vi parningssystemdata på nästan 700 arter och sångdata för över 350 arter, den största databasen av dess art hittills. Vi fick en nyligen publicerad fylogeni - i huvudsak ett "familjeträd" som sträcker sig hela vägen tillbaka till alla fåglar - alla som täckte hela den eviga evolutionära historien. Detta skulle fungera som vår karta genom Songbird-linjerna.

Vi sammanfogade vår egenskapsinformation med fylogenien för att spåra bakåt i tiden och uppskatta hur förfäderna i varje grupp av sångfåglar kunde ha låtit och bete sig.

Det här sättet är som om vi släppte in på en mänsklig släktträff och märkte att de allra flesta familjemedlemmar har blondt hår och talade svenska - vi skulle gissa att en familjens långa matriark troligtvis också hade blont hår och talade sannolikt svenska. Då kunde vi besöka ett annat familjeåterförening, avlägsna släktingar till de första, för att hitta blonda människor som talar mestadels norska. Vid ännu en samling, kanske vi skulle se brunhåriga människor som talar spanska. Genom att göra det hundratals gånger kunde forskare se om det fanns någon koppling mellan hårfärg och språk i familjernas historier.

Genom att använda liknande metoder med fågelträdet kunde vi inte bara testa hur parningens beteende stämmer överens med låtarna av levande arter, utan också hur dessa beteenden påverkar varandra i tusentals och till och med miljontals år av sångfågelsevolutionhistoria. Genom att uppskatta de troliga beteenden hos förfäderna till dagens sångfåglar kunde vi beräkna utvecklingshastigheten för dessa egenskaper, bland annat hur sifferutveckling kan påverkas av parningshandlingar eller vice versa.

Sexuellt urval, men inte i en riktning

När vi utförde denna djupa analys, förvånade resultaten oss. Vi hittade inte det förväntade förhållandet att låtar blev mer utarbetade i arter där män sökte flera kompisar. I stället hittade vi ett intressant evolutionsmönster: Sånger verkade utvecklas snabbare polygynösa linjer, men inte i någon riktning.

I stället för att de här förfäderna försökte utkämpa varandra med mer utarbetade sånger, såg sångerna att svänga mellan enkla och komplexa som en svängande pendel under generationerna - förändras snabbt i ögonblicket men inte i en konsekvent riktning på lång sikt. Om de här polygyniska artens låtar blev för enkla eller för utarbetade, började de flytta tillbaka till mitten.

Se även: Ny rekordinnehavare för världens största fågel någonsin var en 1700-pund jätte

Dessa resultat utmanar våra första breda intuitioner om reproduktiv framgång och evolutionstryck. Genom att studera sånger från många monogamiska och polygynösa fågelarter över det evolutionära trädet, hittade vi resultat som stod i kontrast till den rådande visdomen. Art som lockar flera kompisar hade inte mer komplexa sånger överallt, men deras låtar utvecklades snabbare. Detta är ett nytt bevis som kan förändra klassiska hypoteser om icke-monogamiskt och sexuellt urval i evolutionen.

Vårt arbete visar att när forskare studerar sexuellt urval i framtiden, behöver vi inte bara tänka på omfattningen av de egenskaper som studeras, men också hur snabbt de förändras.

Den här artikeln publicerades ursprungligen på The Conversation av Nicole Creanza och Kate Snyder. Läs den ursprungliga artikeln här.