Биологи долгое время считали, что некоторые виды лягушек эволюционировали для спаривания на суше, иногда в необычных местах, а не в открытой воде, чтобы лучше охранять икру и головастиков от того, чтобы их легко съели рыба и другие хищники. Но новое исследование, проведенное группой американских и бразильских биологов-лягушек, предполагает, что спаривание на суше у многих видов отчасти может быть стратегией, которую используют самцы лягушек, чтобы гарантировать передачу их собственной ДНК, а не ДНК их соперников.
Половой отбор может превзойти естественный отбор в эволюции репродуктивного поведения, согласно новому исследованию, которое будет опубликовано в Интернете перед печатью 26 июля в The American Naturalist.У лягушек есть «головокружительный набор» репродуктивных стратегий, по словам Рейны Камиллы Белл, научного сотрудника Калифорнийского университета в Беркли, которая внесла свой вклад в сбор данных, проанализировала и интерпретировала большую часть данных и помогла соавтором исследования, которое проводилось ее докторантом. научный руководитель Келли Замудио, профессор Корнельского университета.
Спаривание у лягушек обычно заключается в том, что самец обнимает самку руками, самка откладывает яйца, а самец оплодотворяет яйца, из которых вылупляются головастики и в конечном итоге превращаются в лягушек. Самые ранние лягушки выполняли все эти шаги в воде, но у разных видов лягушек существуют различные стратегии для выполнения этих репродуктивных задач до того, как новое поколение подпрыгнет или уплывет само.
Виды лягушек различаются по тому, где они спариваются, где откладывают яйца, где развиваются головастики, и как лягушки-родители заботятся о яйцах и головастиках. Некоторые виды даже пропускают стадию яйца, рождая живых головастиков или даже лягушек.
Переход к спариванию на суше«Биологи заметили очевидную линейную прогрессию к более наземному воспроизводству на протяжении всей эволюции лягушек и предположили, что лягушки не кладут яйца и головастиков в ручьи или пруды, потому что они будут более уязвимы для водных хищников», — сказал Белл. Очевидная тенденция ко все более наземному размножению наиболее очевидна у тропических лягушек, возможно, потому, что более влажная среда легче допускает размножение на суше без высыхания яиц или головастиков.Но яйца и головастики по-прежнему восприимчивы к хищникам на суше, и биологи не пришли к единому мнению о том, почему так много видов тропических лягушек имеют наземные репродуктивные модели. Если естественный отбор, направленный на минимизацию водного хищничества развивающихся яиц и головастиков, был главной движущей силой развития наземного воспроизводства, рассуждали Белл и ее сотрудники, должны существовать одинаково разнообразные стратегии размещения яиц и головастиков вдали от опасностей.
Но при обзоре наборов данных, построенных на полевых работах других биологов и их собственных данных о сотнях видов двух разных семейств тропических лягушек, Hylidae и Leptodactylidae, исследователи обнаружили, что в целом это не так.Они обнаружили, что большая часть разнообразия репродуктивных стратегий связана со стадией яйца. Даже когда яйца откладываются на суше, головастики часто быстро оказываются в опасной воде, например, падая с листа в ручей.
Эта закономерность указывает на то, что отбор действует независимо на яйца по сравнению с головастиками, сказал Белл, предполагая, что могут быть другие эволюционные преимущества откладывания яиц на суше.Получите комнату … или гнездо из вулканической грязи, или бромелиевую"Помимо того, что вы избегаете водных хищников, преимущество откладывания яиц на суше вдали от основного водоема — если вы — самец лягушки — это то, что вы уводите самку от безумного размножения, когда сотни самцов соревнуются друг с другом. для доступа к женщинам ", — сказал Белл. «На суше легче убедиться, что никакой другой самец не приближается к вашей самке и не оплодотворяет ее яйца».
Белл и соавторы обнаружили, что, когда спаривание происходит вдали от основного водоема, место спаривания часто более уединенное и скрыто от конкурирующих самцов. Например, некоторые виды лягушек спариваются в содержащих воду складках листьев бромелиевых, а у других видов самцы даже строят грязевые гнезда в форме вулканов, которые они могут охранять во время спаривания.Исследователи предположили, что если половой отбор играет роль в эволюции этого брачного поведения, то у видов, где конкуренция за оплодотворение яйцеклеток жесткая, у самцов должны быть более крупные семенники, производящие сперму, аналогично тому, что наблюдалось у других животных, где конкуренция самцов для товарищей интенсивно.
И наоборот, у самцов видов с частными участками размножения семенники должны быть меньше.Действительно, Белл и его коллеги определили, что масса семенников самцов, которая является показателем конкуренции сперматозоидов, меньше и менее вариабельна у лягушек, которые прячутся во время размножения, что указывает на то, что они менее уязвимы для других самцов.Что особенного в тропиках?Большинство исследований систем спаривания лягушек проводилось в регионах с умеренным климатом.
Как и в этом исследовании, новые данные по естественной истории о системах спаривания и репродуктивных режимах как у умеренных, так и у тропических видов лягушек, вероятно, бросят вызов предвзятым представлениям о том, как и почему развилось это сложное репродуктивное поведение, сказал Белл.«Тропики отличаются наибольшим разнообразием видов лягушек, а также наибольшим разнообразием и сложностью репродуктивных режимов лягушек, — сказал Белл, — но мы меньше всего знаем о биологии, поведении и разнообразии этих тропических видов, хотя многие из них находятся под угрозой исчезновения. , а некоторые только сейчас открываются впервые. Надеюсь, наше исследование привлечет внимание к тому, как много нам еще предстоит узнать о динамике полового отбора и системы спаривания у лягушек ».