Stellen Sie sich vor, Sie würden die Gewinnzahlen der Powerball-Lotterie belauschen, aber Sie wussten nicht, wann diese Zahlen aufgerufen werden würden – nur, dass sie es irgendwann in den nächsten 10 Jahren oder so tun würden. Trotz der finanziellen Kosten für das tägliche Spielen dieser Zahlen in diesem Zeitraum ist die Auszahlung groß genug, um es lohnenswert zu machen.
Tiere, die in sehr variablen Umgebungen leben, spielen ein ähnliches Lotto, wenn es um ihre darwinistische Fitness geht oder wie gut sie ihre Gene weitergeben können. In einer neuen Studie unter der Leitung der University of Michigan fanden Wissenschaftler heraus, dass rote Eichhörnchen, die das Spiel der Fortpflanzung spielten, ihre Artgenossen übertrafen, selbst wenn es sie kurzfristig etwas kostete.
Die natürliche Selektion begünstigt weibliche Eichhörnchen, die in Jahren mit reichlich Nahrung große Würfe haben, weil sie viele Babys zum Genpool beitragen, sagte Lauren Petrullo, Hauptautorin und Postdoktorandin der National Science Foundation in Biopsychologie an der University of Michigan.
„Wir waren überrascht, dass einige Weibchen in Jahren, in denen es nicht genug Nahrung für ihre Babys gibt, um den Winter zu überleben, große Würfe haben“, sagte sie. „Weil es biologisch teuer ist, Nachkommen zu produzieren, wollten wir wissen, warum diese Weibchen scheinbar einen Fehler in ihrer Fortpflanzungsstrategie machen.“
Die untersuchten roten Eichhörnchen leben im kanadischen Yukon und erleben alle vier bis sieben Jahre ein „Mastjahr“ oder einen Boom ihrer Hauptnahrungsquelle – Samen aus den Zapfen von Weißfichten. Eichhörnchen prognostizieren die große Masternte an Nahrung, bevor sie auftritt, und erhöhen die Wurfgröße in den Monaten zuvor, um ihren Babys ein besseres zukünftiges Überleben und eine bessere Fitness für sich selbst zu gewährleisten.
Weibliches nordamerikanisches rotes Eichhörnchen im Yukon, Kanada, mit einem Funkhalsband, das einen ihrer Nachkommen aus einem Grasnest in einer Weißfichte entfernt und in ein anderes nahe gelegenes Nest bringt. Die Weibchen ziehen ihre Jungen von Nest zu Nest und tragen sie vorsichtig an der Haut am Hals. Bildnachweis: Paulson Des Brisay
„Es gibt ein ständiges Tauziehen zwischen den Bäumen und den Eichhörnchen an unserem Studienort“, sagte Petrullo, „wobei jeder Spieler versucht, den anderen um seines eigenen Fitnessgewinns willen zu täuschen.“
Petrullo und Ben Dantzer, außerordentliche Professoren für Psychologie, Ökologie und Evolutionsbiologie an der UM, verwendeten Daten, die vom Kluane Red Squirrel Project gesammelt wurden, einer 34 Jahre alten Feldstudie in Zusammenarbeit mit UM, der University of Colorado, der University of Alberta und der Universität von Saskatchewan.
„Jedes Jahr sammeln wir Daten darüber, wie viele Babys Eichhörnchen produzieren und wie viele Fichtenzapfen die Eichhörnchen fressen“, sagte Dantzer.
Die Wissenschaftler quantifizierten die Fortpflanzung weiblicher Eichhörnchen sowohl während der Nahrungsbooms als auch während der Büsten und entdeckten Unterschiede in ihrer Fitness, unabhängig davon, ob sie mit ihrer Fortpflanzungsstrategie spielten oder nicht. Während einige Eichhörnchen auf Nummer sicher gingen, indem sie die Wurfgröße jedes Jahr klein hielten, erfreuten sich diejenigen, die einen „Pie in the Sky“ -Ansatz wählten, indem sie große Würfe hatten, selbst wenn das Futter knapp war, einer größeren lebenslangen Fitness, wenn sie ein Mastjahr erlebten, wie die Forschung zeigte .
Im Gegensatz zum Powerball-Beispiel ist es jedoch nicht garantiert, dass Eichhörnchen letztendlich gewinnen.
„In gewisser Weise ist diese Strategie, mit Wurfgrößen zu spielen, wie mit dem Feuer zu spielen“, sagte Petrullo. „Da die durchschnittliche Lebenserwartung eines Eichhörnchens 3,5 Jahre beträgt und Masten nur alle vier bis sieben auftreten, könnte eine Frau möglicherweise ihre Fitness sabotieren, indem sie in Jahren mit wenig Nahrung zu viele Babys bekommt und auf einen Mast hofft, wenn sie sterben könnte, bevor sie es jemals tut überhaupt einen Mast erleben. Das könnte ziemlich kostspielig werden.“
Alternativ können für Eichhörnchen die Kosten, überhaupt nicht im Reproduktionsspiel zu spielen, unüberwindbar sein, wenn sie am Ende ihre Chance auf den Jackpot verpassen.
„Es ist im Grunde unmöglich für eine Frau, die Fitnesskosten wieder hereinzuholen, wenn sie die Reproduktion in einem Mastjahr nicht hochfährt, also ist der Einsatz extrem hoch“, sagte Petrullo.
Weibchen, die in ernährungsarmen Jahren die Wurfgröße erhöhten, erlitten kurzfristig einen Schlag auf ihre Fitness. Aber sie würden mit größerer Wahrscheinlichkeit die Wurfgröße erhöhen, wenn sie einen Mast erlebten, und den ultimativen Preis eines größeren lebenslangen Fortpflanzungserfolgs mit nach Hause nehmen, sagte sie.
Die beste Chance für die Eichhörnchen, so die Forscher, ist es, ihr Risiko einzugehen und kurzfristige Fitnesskosten zu erleiden, um die unübertroffenen Kosten zu vermeiden, den Fitness-Jackpot vollständig zu verpassen.
„Die Bestimmung der relativen Kosten verschiedener Fehlerarten ist der Schlüssel zum Verständnis warum Tiere machen, was für uns wie Fehler aussieht“, sagte Petrullo.
Wissenschaftler sind sich immer noch nicht sicher, wie die Eichhörnchen die zukünftige Nahrungsmittelproduktion vorhersagen können. Die Tiere könnten Teile der Fichten fressen, die ihre Physiologie beeinflussen und die Anzahl der Babys, die sie produzieren, verändern, sagte Dantzer.
„Das ist aufregend, weil es darauf hindeutet, dass Eichhörnchen die Bäume belauschen, aber wir haben noch viel mehr zu tun, um dieses Rätsel zu lösen“, sagte er.
Da viele Tiere Hinweise auf Dinge wie Nahrung in ihrer Umgebung verwenden, um Fortpflanzungsentscheidungen zu treffen, und die Zuverlässigkeit dieser Hinweise aufgrund des globalen Klimawandels abnimmt, fragen sich Wissenschaftler auch, wie die Kosten dieser Art von Fehlern die beste Fortpflanzungsstrategie verändern werden .
„Wenn die Vorhersagbarkeit eines Nahrungsbooms verringert wird und Eichhörnchen die Zukunft nicht mehr vorhersagen können, könnte sich dies auf die Anzahl der Eichhörnchen da draußen im borealen Wald auswirken“, sagte Dantzer. „Das könnte problematisch sein, da Eichhörnchen Beute für viele Raubtiere sind.“
Die Studie „Phänotyp-Umwelt-Fehlanpassungsfehler verbessern die Lebenszeit-Fitness bei wilden roten Eichhörnchen“ erscheint in Wissenschaft.
Die Co-Autoren der Studie sind Stan Boutin, University of Alberta; Andrew McAdam, Universität von Colorado; und Jeff Lane, Universität von Saskatchewan.
Mehr Informationen:
Lauren Petrullo et al, Phänotyp-Umwelt-Fehlanpassungsfehler verbessern die lebenslange Fitness bei wilden roten Eichhörnchen, Wissenschaft (2023). DOI: 10.1126/science.abn0665. www.science.org/doi/10.1126/science.abn0665