ไรขนาดเล็กกินคู่แข่งเพื่อชนะ: การแข่งขันการผสมพันธุ์เพิ่มความก้าวร้าว แต่จะอ่อนโยนต่อญาติใกล้ชิด

1. พื้นหลังของการวิจัย――สิ่งที่เกิดขึ้นในโลกขนาดเล็กของ "กินหรือถูกกิน"

ไรหัวหอมที่มีความยาวไม่ถึง 0.5 มม. เป็น "ตัวปัญหา" ที่กินอินทรียวัตถุบนพื้นผิวและพืชหัวเป็นอาหาร และเมื่อเงื่อนไขเหมาะสมก็จะระบาดอย่างหนักและทำให้พืชผลเสียหายอย่างรุนแรง อย่างไรก็ตาม กลยุทธ์การอยู่รอดที่เกิดขึ้นในร่างกายเล็ก ๆ ของมันยังเป็นสื่อการสอนที่ดีสำหรับชีววิทยาวิวัฒนาการด้วย

ทีมจากมหาวิทยาลัยฟลินเดอร์สได้เปิดเผยผลกระทบของการแข่งขันการผสมพันธุ์ของตัวผู้ต่อความก้าวร้าว และวิธีที่ระดับความก้าวร้าวเปลี่ยนแปลงไปเมื่อ "คู่ต่อสู้เป็นญาติหรือไม่" ผ่านการทดลองที่เป็นระบบ Phys.org ได้แนะนำการวิจัยนี้ด้วยหัวข้อที่น่าตื่นเต้นว่า "ไรตัวเล็กที่กินคู่แข่ง"ฟิซ.org

2. ตัวผู้แบ่งออกเป็นสองกลยุทธ์: นักสู้ vs. นักแย่งชิง

ตัวผู้ของไรหัวหอมมีสองรูปแบบ

• นักสู้ (fighter): ขาที่สามพัฒนาเป็น "อาวุธ" มีความสามารถในการ "จับ" และฆ่าตัวผู้คู่แข่ง

• นักแย่งชิง (scrambler): ไม่มีขาที่เป็นอาวุธ ค้นหาตัวเมียที่ไม่ระวังและรีบผสมพันธุ์

การแยกแยะลักษณะนี้เชื่อมโยงกับการต่อสู้ภายในชนิดเดียวกันและกลยุทธ์การได้รับโอกาสในการผสมพันธุ์ การวิจัยนี้ประเมินบริบทที่นักสู้ตัดสินใจโจมตีถึงตาย และวิธีที่ "เป็นญาติหรือไม่ (kin)" และ "การมีตัวเมีย (mate competition)" มีผลต่อการตัดสินใจนั้น โดยใช้ตัวชี้วัดพฤติกรรม (การจับ = grabbing) และอัตราการตายPubMedDryad

3. จุดสำคัญของการออกแบบการทดลอง

ทีมวิจัยได้รวมเงื่อนไข (1)คู่ต่อสู้เป็นญาติหรือไม่, (2)มีตัวเมียอยู่หรือไม่, (3)**รูปแบบของตัวผู้ (นักสู้/นักแย่งชิง)**

• ความถี่ของพฤติกรรม "จับ" ของนักสู้

• อัตราการตายของนักแย่งชิง (ผลของการโจมตีถึงตายของนักสู้)

• การโจมตีต่อตัวเมีย (ความปลอดภัย)

ได้ถูกวัดผล ข้อมูลและสคริปต์การวิเคราะห์ได้ถูกเผยแพร่เป็นข้อมูลเปิด (Dryad) เพื่อความสามารถในการทำซ้ำDryad

4. ผลลัพธ์หลัก――การมีตัวเมียเป็นตัวกระตุ้นการโจมตี แต่ "ญาติ" ได้รับการยกเว้น

4.1 การมีตัวเมียทำให้การ "จับ" เพิ่มขึ้น

นักสู้มีการเพิ่มขึ้นอย่างเด่นชัดในการgrabbingต่อตัวผู้คู่แข่งเมื่อมีตัวเมียอยู่ใกล้ นี่สามารถตีความได้ว่าเป็นพฤติกรรมเบื้องต้นเพื่อครอบครองโอกาสในการผสมพันธุ์PubMed

4.2 การโจมตีถึงตายมุ่งไปที่คู่ต่อสู้ที่ไม่ใช่ญาติ

การเพิ่มขึ้นของพฤติกรรมการจับมีความสัมพันธ์กับการเพิ่มขึ้นของอัตราการตายของนักแย่งชิง แต่ผลกระทบนี้เด่นชัดกว่าในคู่ต่อสู้ที่ไม่ใช่ญาติ กล่าวคือ นักสู้ได้ทำ "การแยกแยะ" โดยยับยั้งการโจมตีต่อญาติ (เช่น พี่น้อง) และไม่ยับยั้งต่อคนแปลกหน้า ซึ่งอิงตามการจำแนกญาติPubMed

4.3 ตัวเมียไม่ใช่เป้าหมายของการโจมตี

การโจมตีที่สังเกตได้เกิดขึ้นระหว่างตัวผู้เท่านั้น และไม่มุ่งไปที่ตัวเมีย การโจมตีของนักสู้แสดงถึงการวิวัฒนาการเป็นส่วนหนึ่งของกลยุทธ์ "ครอบครองตัวเมีย"PubMed

5. พวกเขาจำแนก "ญาติ" ได้อย่างไร――ความเหมาะสมรวมและการจำแนกญาติ

ในสัตว์ขาปล้องอื่น ๆ เช่น ด้วงมันฝรั่ง ตั๊กแตนตำข้าว และแมงมุมหมาป่า มีรายงานตัวอย่างการจำแนกญาติที่อ่อนแอหรือไม่มี ในทางตรงกันข้าม ในไรหัวหอมมีการยับยั้งการโจมตีต่อญาติอย่างชัดเจน ซึ่งอาจเป็นเพราะการทำร้ายญาติจะลดการแพร่กระจายของยีนของตนเอง (ความเหมาะสมรวม)และไม่คุ้มกับค่าใช้จ่าย ในแง่ของสรีรวิทยาและเคมี อาจมีการจำแนกญาติโดยใช้สัญญาณเคมีบนผิวหนัง (เช่น cuticular hydrocarbons) แต่กลไกที่แน่นอนยังคงเป็นเรื่องที่ต้องศึกษาในอนาคตฟิซ.org

6. ความหมายของ "ขาที่สามที่เป็นอาวุธ"――รูปแบบสองลักษณะและการคัดเลือกทางเพศ

การที่ขาที่สามของนักสู้กลายเป็นอาวุธทำให้สามารถกระทำการต่อเนื่องตั้งแต่การจับเบื้องต้นไปจนถึงการโจมตีถึงตาย นี่เป็นตัวอย่างของการคัดเลือกทางเพศ ซึ่งวิวัฒนาการจะคงอยู่เมื่อประโยชน์ในการสืบพันธุ์มีมากกว่าค่าใช้จ่ายของอาวุธ (การเจริญเติบโต การรักษา ความเสี่ยง) ยิ่งไปกว่านั้น การที่นักสู้โจมตีคู่ต่อสู้ที่ไม่ใช่ญาติทำให้หลีกเลี่ยง "ค่าใช้จ่าย" บางส่วนของการใช้อาวุธ (การสูญเสียญาติ = ความเหมาะสมรวมลดลง) และเพิ่มประโยชน์สุทธิของกลยุทธ์ ข้อมูลในครั้งนี้แสดงถึงจุดสมดุลนั้นPubMedDryad

7. ความหมายต่อการเกษตรและการควบคุม――พฤติกรรมการโจมตีมีผลต่อ "พลวัตของประชากร"

ดังที่ Phys.org ชี้ให้เห็นว่า ไรหัวหอมสามารถระบาดอย่างหนักเป็นศัตรูพืชภายใต้เงื่อนไขที่เหมาะสม หากพฤติกรรมการโจมตีถูกปรับโดยโครงสร้างญาติและการแข่งขันการผสมพันธุ์ การกระจายของระดับความสัมพันธ์ในกลุ่ม เพศสัมพันธ์ และการกระจายตัวของตัวเมียอาจมีผลต่อความหนาแน่นและความรุนแรงในท้ายที่สุด

ตัวอย่างเช่น ในพื้นที่ที่มีญาติมากการต่อสู้ถึงตายอาจถูกยับยั้ง ในขณะที่ในพื้นที่ที่มีการผสมพันธุ์ที่ไม่ใช่ญาติมากการยับยั้งตนเองอาจอ่อนแอลงและการปรับความหนาแน่น (การกินกันเอง)อาจเกิดขึ้น――ผลลัพธ์ทางทฤษฎีเหล่านี้อาจเป็นแนวทางในการจัดการพื้นที่หรือการออกแบบการควบคุมทางชีวภาพใน IPM อย่างไรก็ตาม การนำผลลัพธ์จากการทดลองในห้องปฏิบัติการไปใช้ในสถานการณ์จริงต้องระมัดระวัง และต้องมีการตรวจสอบที่คำนึงถึงปริมาณทรัพยากรในพื้นที่ ศัตรูธรรมชาติ และสภาพภูมิอากาศย่อยฟิซ.org

8. ความสัมพันธ์กับการกินกันเองทางเพศ――ใครกินใคร

การกินกันเองทางเพศ (sexual cannibalism) ที่ "คู่สมรสกินกัน" เป็นที่รู้จักในแมงมุมและตั๊กแตนตำข้าว แต่ความหมายเชิงปรับตัวแตกต่างกันไปในแต่ละสายพันธุ์ งานวิจัยสรุปว่ามีตัวอย่างที่ตัวเมียกินตัวผู้มาก แต่บางครั้งก็มีตัวผู้กินตัวเมีย ในกรณีของไรหัวหอม การโจมตีถึงตายที่สังเกตได้คือตัวผู้→ตัวผู้ ไม่ใช่คู่สมรสเอง แต่ในแง่ของการ "กิน (กำจัด) คู่แข่งที่ขัดขวางการเข้าถึงคู่สมรส" มันสามารถเชื่อมโยงกับการศึกษาเรื่องการกินกันเองทางเพศในฐานะพฤติกรรมการกินที่เพิ่มความสำเร็จในการสืบพันธุ์PMCScienceDirect

9. ความทั่วไปของ "การโจมตีของตัวผู้" ที่รู้จักในกลุ่มไร

ในกลุ่มไร มีการสะสมข้อมูลเกี่ยวกับกลยุทธ์ของตัวผู้ที่ปกป้องตัวเมีย ความสัมพันธ์ระหว่างขนาดร่างกาย การมีอาว