Лучшие ученики среди бабочек дольше взрослеют
Способность животных изменять свои фенотипы (физическое выражение генов) в разных условиях — ключевой элемент выживания в изменчивом мире.
Эмили Снелл-Руд из Университета Миннесоты исследует, почему эта пластичность варьируется. Фенотипы одних животных относительно стабильны, а другие демонстрируют широкий спектр поведения.
Учёные изучали, как затраты на пластичность ограничивают её вариативность. Хотя ожидалось, что энергетические затраты должны объяснять эти ограничения, лишь около 30% исследований, искавших такие затраты, их обнаружили.
Снелл-Руд использовала модель бабочек, чтобы понять причину этих неудач.
Гипотеза: связь с жизненным циклом
Была выдвинута гипотеза, что жизненный цикл животного (время основных событий развития) имеет решающее значение для ограничений пластичности, особенно связанной с обучением. Обучение методом проб и ошибок требует времени, энергии и повышает риск встречи с хищниками. Кроме того, поведенческая гибкость требует инвестиций в развитие мозговой ткани.
Из-за этих затрат животные, занимающиеся таким обучением, должны откладывать размножение на более поздний срок.
Эксперимент на бабочках
Бабочкам требуется развивающая пластичность для исследования среды и оптимизации поиска пищи. Со временем они становятся эффективнее в выборе лучших растений-хозяев, используя цвет и другие визуальные сигналы.
Исследование семейств бабочек показало:
- У лучших "учеников" увеличивается объем области мозга, связанной с сенсорной интеграцией.
- Экспериментальное ускорение жизненного цикла организма приводит к снижению способности к обучению.
Эти результаты подтверждают компромисс между развивающей пластичностью организма и его жизненным циклом. Эта стратегия требует больших затрат на развитие нервной системы и энергии, но обеспечивает более высокую эффективность адаптации к среде.
Влияние ресурсов
Дополнительное давление со стороны доступности ресурсов также влияет на пластичность. В модели бабочек качественное питание увеличивает как яйценоскость, так и области мозга, связанные с пластичностью.
Значение исследований
Понимание факторов, влияющих на пластичность животных, становится всё важнее. Оно позволяет:
- Понять роль пластичности в эволюции.
- Спрогнозировать, как организмы будут адаптироваться к новым и изменяющимся условиям, особенно под влиянием человека.
Для целей охраны природы такие прогнозы жизненно важны.