Gibt es Hinweise darauf, dass die sexuelle Selektion zum Artensterben führen kann?

TL;DR :

• Es gibt einen Mangel an tatsächlichen experimentellen Beweisen. Jedoch:

  • es gibt mindestens eine Studie, die diesen Vorgang bestätigt ([ STUDY #7 ] – Myxococcus xanthus; von Fiegna und Velicer, 2003).

  • Eine andere Studie bestätigte ebenfalls experimentell ein höheres Aussterberisiko ([ STUDIE #8 ] – Paul F. Dohertys Studie über dimorphe Vogelarten und [ STUDIE #9 ] – Denson K. McLain).

• Theoretische Studien liefern etwas unsichere Ergebnisse – einige Modelle unterstützen den evolutionären Selbstmord und einige Modelle nicht – der Hauptunterschied scheint die Variabilität der Umweltbelastungen zu sein.

• Auch wenn Sie menschliche Raubtiere einbeziehen, die ausschließlich auf sexuell ausgewählten Merkmalen beruhen, gibt es definitiv Beispiele, z. B. Arabische Oryx

Zuallererst kann dies ein Betrug sein, aber ein Beispiel ist das Aussterben, weil eine Raubtierart die Art aufgrund des Merkmals „Ausgewählt für“ speziell auswählt.

Der offensichtlichste Fall ist, wenn die Raubtierart ein Mensch ist. Als zufälliges Beispiel wurde die Arabische Oryx wegen ihrer Hörner fast bis zum Aussterben gejagt.

Bitte beachten Sie, dass dies KEINE einfache Frage ist - zum Beispiel ist das in der unwissenschaftlichen Literatur oft zitierte Beispiel des irischen Elchs, das angeblich aufgrund seiner Geweihgröße ausgestorben ist, möglicherweise kein gutes kristallklares Beispiel. Für eine sehr gründliche Analyse siehe: „ Sexy to die for? Sexuelle Selektion und Risiko des Aussterbens “ von Hanna Kokko und Robert Brooks, Ann. Zool. Fennici 40: 207-219 . [ STUDIE #1 ]

Sie stellen insbesondere fest, dass evolutionärer „Selbstmord“ in deterministischen Umgebungen unwahrscheinlich ist, zumindest wenn die Kosten des Merkmals vom einzelnen Organismus selbst getragen werden.

Eine weitere Studie, die zu einem negativen Ergebnis führte, war „ Sexuelle Selektion und das Risiko des Aussterbens bei Säugetieren “, Edward H. Morrow und Claudia Fricke; The Royal Society Proceedings: Biological Sciences, online veröffentlicht am 4. November 2004, S. 2395-2401 [ STUDIE #2 ]

Das Ziel dieser Studie war es daher zu untersuchen, ob das Ausmaß der sexuellen Selektion (gemessen als verbleibende Hodenmasse und sexueller Größendimorphismus) mit dem gegenwärtigen Aussterberisiko von Säugetieren zusammenhängt. Wir fanden keine Beweise für eine Beziehung zwischen diesen Faktoren, obwohl unsere Analysen möglicherweise durch die möglicherweise dominierende Wirkung zeitgenössischer anthropogener Faktoren verfälscht wurden.

Berücksichtigt man jedoch Veränderungen in der Umwelt, wird das Aussterben theoretisch möglich. Von „ Runaway Evolution to Self-Extinction Under Asymmetric Competition “ – Hiroyuki Matsuda und Peter A. Abrams; Evolution Bd. 48, Nr. 6 (Dezember 1994), S. 1764–1772 : [ STUDIE #3 ]

Wir zeigen, dass eine rein intraspezifische Konkurrenz die Entwicklung extremer Konkurrenzfähigkeiten hervorrufen kann, die letztendlich zum Aussterben führen, ohne dass andere Arten Einfluss darauf haben. Die einzige Änderung im Modell, die für dieses Ergebnis erforderlich ist, ist die Annahme einer Nicht-Normalverteilung von Ressourcen unterschiedlicher Größe, gemessen auf einer logarithmischen Skala. Dies deutet darauf hin, dass Taxonzyklen, falls vorhanden, eher durch Konkurrenz innerhalb als zwischen Arten angetrieben werden können. Selbstauslöschung tritt nicht auf, wenn der Vorteil, der durch einen großen Wert des Konkurrenzmerkmals (z. B. Größe) verliehen wird, relativ gering ist oder wenn die Tragfähigkeit mit einer Zunahme des Merkmalswerts vergleichsweise schnell abnimmt. Die Evidenz bezüglich dieser Annahmen wird diskutiert.

Als unterstützende Beweise sind einige Studien aufgeführt in „ Can adaptation lead to auslöschung? “ von Daniel J. Rankin und Andre´s Lo´pez-Sepulcre, OICOS 111:3 (2005) . [ STUDIE #4 ]

Sie zitieren 3:

Das erste Beispiel ist eine Studie über den japanischen Medaka-Fisch Oryzias latipes (Muir und Howard 1999 - [STUDY #5]). Transgene Männchen, die so modifiziert wurden, dass sie ein Gen für das Wachstumshormon des Lachses enthalten, sind größer als ihre Wildtyp-Pendants, obwohl ihre Nachkommen eine geringere Fruchtbarkeit aufweisen (Muir und Howard 1999). Weibchen ziehen es vor, sich mit größeren Männchen zu paaren, was den größeren transgenen Männchen einen Fitnessvorteil gegenüber Wildtyp-Männchen verschafft. Nachkommen, die mit transgenen Männchen produziert wurden, haben jedoch eine geringere Fruchtbarkeit, und daher nimmt die durchschnittliche weibliche Fruchtbarkeit ab. Solange sich Weibchen bevorzugt mit größeren Männchen paaren, wird die Populationsdichte abnehmen. Modelle dieses Systems haben vorhergesagt, dass sich das Transgen aufgrund seines Paarungsvorteils gegenüber Wildtyp-Männchen ausbreiten würde, wenn der transgene Fisch in eine Wildtyppopulation freigesetzt würde, und die Population aussterben würde (Muir und Howard 1999).Obwohl evolutionärer Selbstmord eher durch Extrapolation vorhergesagt als in der Natur beobachtet wurde, stellt dies die erste Studie dar, die eine solche Vorhersage aus empirischen Daten macht .

Bei Kabeljau, Gadus morhua, hat die kommerzielle Fischerei großer Individuen zu einer Selektion hin zu einer früheren Reifung und kleineren Körpergrößen geführt ( Conover und Munch 2002 [STUDIE #6] ). Unter Ausbeutung verringert eine hohe Sterblichkeit die Vorteile einer verzögerten Reifung. Infolgedessen haben kleinere Erwachsene, die schneller reifen, eine höhere Fitness im Vergleich zu ihren größeren, langsam reifenden Gegenstücken (Olsen et al. 2004). Obwohl sie im Vergleich zu langsam reifenden Individuen erfolgreicher sind, bringen die schnell reifenden Erwachsenen im Durchschnitt weniger Nachkommen hervor. Diese Anpassung, angetrieben durch den Selektionsdruck durch die Befischung, scheint einem Zusammenbruch der Fischerei vor der Atlantikküste Kanadas zuvorgekommen zu sein (Olsen et al. 2004).Als sich der Kabeljau zu einem schnell reifenden Kabeljau entwickelte, wurde die Populationsgröße allmählich reduziert, bis er unbesiegbar und anfällig für stochastische Prozesse wurde.

Der einzige rein experimentelle Beweis für evolutionären Selbstmord kommt aus der Mikrobiologie. In dem sozialen Bakterium Myxococcus xanthus können sich Individuen kooperativ zu komplexen Fruchtstrukturen entwickeln (Fiegna und Velicer 2003 – [ STUDIE #7 ]). Individuen im Fruchtkörper werden dann als Sporen freigesetzt, um neue Kolonien zu bilden. Künstlich selektierte Cheater-Stämme produzieren eine höhere Anzahl an Sporen als Wildtypen. Es wurde festgestellt, dass diese Betrüger in Wildtyp-Stämme eindringen und schließlich die Auslöschung der gesamten Population verursachen (Fiegna und Velicer 2003). Die Betrüger dringen in die Wildtyppopulation ein, weil sie eine höhere relative Fitness haben, aber wenn sie sich in der Population ausbreiten, verringern sie die Gesamtdichte und treiben damit sich selbst und die Population, in der sie leben, zum Aussterben.

Eine weitere experimentelle Studie war „ Sexuelle Selektion beeinflusst lokales Aussterben und Umsatz in Vogelgemeinschaften “ – Paul F. Doherty, Jr., Gabriele Sorci, et al; 5858–5862 PNAS 13. Mai 2003 vol. 100 nr. 10 [ STUDIE #8 ]

Populationen unter starker sexueller Selektion erfahren eine Reihe von Kosten, die von erhöhter Prädation und Parasitismus bis hin zu einer erhöhten Empfindlichkeit gegenüber umweltbedingten und demografischen Stochastiken reichen. Diese Ergebnisse haben zu der Vorhersage geführt, dass die lokalen Aussterberaten für Artenpopulationen mit intensiver sexueller Selektion höher sein sollten. Wir haben diese Vorhersage getestet, indem wir die Dynamik natürlicher Vogelgemeinschaften auf kontinentaler Ebene über einen Zeitraum von 21 Jahren (1975–1996) unter Verwendung relevanter statistischer Werkzeuge analysiert haben. In Übereinstimmung mit der theoretischen Vorhersage stellten wir fest, dass die sexuelle Selektion das lokale Aussterben erhöhte (zweifarbige Vögel hatten im Durchschnitt eine um 23 % höhere lokale Aussterberate als einfarbige Arten) . Doch trotz höherer lokaler Aussterbewahrscheinlichkeitendie Zahl der dichromatischen Arten nahm im betrachteten Zeitraum dieser Studie nicht ab. Dieses Muster wurde durch höhere lokale Umsatzraten von dichromatischen Arten verursacht , was zu relativ stabilen Gemeinschaften für beide Artengruppen führte. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass diese Gemeinschaften als Metagemeinschaften fungieren, mit häufigem lokalen Aussterben, gefolgt von Kolonisierung.

Dieses Ergebnis ähnelt einer anderen vogelzentrierten Studie: „ Sexual Selection and the Risk of Extinction of Introduced Birds on Oceanic Islands “: Denson K. McLain, Michael P. Moulton and Todd P. Redfearn. OICOS Vol. 74, No. 1 ( Okt. 1995), S. 27-34 [ STUDIE #9 ]

Wir testen die Hypothese, dass die Reaktion auf sexuelle Selektion das Aussterberisiko erhöht, indem wir das Schicksal von Gefieder-monomorphen gegenüber Gefieder-dimorphen Vogelarten untersuchen, die auf den tropischen Inseln Oahu und Tahiti eingeführt wurden. Wir gehen davon aus, dass der Gefiederdimorphismus eine Reaktion auf sexuelle Selektion ist, und wir gehen davon aus, dass die Männchen gefiederdimorpher Arten einem stärkeren sexuellen Selektionsdruck ausgesetzt sind als Männchen monomorpher Arten. Auf Oahu ist die Aussterberate für dimorphe Arten mit 59 % deutlich höher als für monomorphe Arten mit 23 %. Auf Tahiti sind nur 7 % der eingeführten dimorphen Arten erhalten geblieben, verglichen mit 22 % der eingeführten monomorphen Arten .

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Gefieder ist signifikant mit einem erhöhten Aussterberisiko für Singvögel verbunden, aber unbedeutend für Frangliliden. Somit wird die Hypothese, dass die Reaktion auf sexuelle Selektion das Aussterberisiko erhöht, für Passeriden und für den gesamten Datensatz unterstützt. Die Wahrscheinlichkeit des Aussterbens wurde mit der Zahl der bereits eingeführten Arten korreliert. Daher können Arten, die auf die sexuelle Selektion reagiert haben, schwächere interspezifische Konkurrenten sein, wenn ihre Gemeinschaften viele andere Arten enthalten.

In Bezug auf Ihren letzten Kommentar zu zufälligen Schwankungen des Überlebens, ein neueres theoretisches Papier von Lee et al. 2011 untersucht die Wirkung von Paarungssystemen auf die demografische Stochastik in kleinen Populationen. Es gibt jedoch keine empirischen Daten. Ihre wichtigste Schlussfolgerung ist, dass Polygynie (in Bezug auf das Geschlechterverhältnis) zu einer hohen demografischen Varianz führen kann, wodurch die stochastische Bevölkerungswachstumsrate gesenkt und das Aussterberisiko erhöht wird. Der allgemeine Effekt ist als demografische Stochastik bekannt , ein Stichprobeneffekt, der aufgrund der geringen Bevölkerungsgröße zu einer zufälligen Variation der realisierten demografischen Raten führt.