Majhni pajki niso boljši plezalci
Slovenska raziskava: Zakaj so samci pajkov manjši od samic?
Odpri galerijo
Samica, obkrožena s tremi pajki. FOTO: Matjaž Kuntner
Zakaj so pri nekaterih vrstah pajkov samci tudi petstokrat lažji od samic? Morda zato, da se hitreje gibajo in prej pridejo do samice ter jo oplodijo? Skupina raziskovalcev iz dveh naših ustanov je raziskovala spolno velikostno dvoličnost in ovrgla eno od hipotez. Ugotovili so, da manjši samci pajkov niso sposobnejši pri premagovanju navpičnih in vodoravnih ovir v primerjavi z večjimi samci.
Sredi maja so v spletni reviji Plos One objavili rezultate raziskave slovenskih raziskovalcev iz skupine EZ Lab, ki deluje na Nacionalnem inštitutu za biologijo in ZRC SAZU. Shakira Quiñones Lebrón, doktorska študentka na ljubljanski univerzi in mlada raziskovalka na Biološkem inštitutu Jovana Hadžija ZRC SAZU, direktor NIB dr. Matjaž Kuntner ter dr. Simona Kralj Fišer in dr. Matjaž Gregorič z ZRC SAZU so proučevali pojav, ki je tudi v splošnem vedenju ljudi precej znan: razlike v velikosti samcev in samic oziroma spolno velikostno dvoličnost pajkov poznamo iz nam bližnje Istre po črni vdovi, vrsti, pri kateri je samica precej večja od samca. »Pri primatih smo moški v povprečju le nekoliko večji od žensk, pri določenih skupinah živali, kot so nekateri pajki, pa je dvoličnost zelo potencirana in je obratna, tako da so samice res veliko večje od samcev,« pravi Matjaž Kuntner. Pojav je zanimiv z evolucijskega in ekološkega vidika.
Razlogi, zakaj so skozi evolucijo pri pajkih nastale tako velike razlike med samicami in samci, so lahko različni: morda so samice nevretenčarjev večje, ker jim to omogoča večjo plodnost. Njihova glavna naloga je, da ležejo jajčeca, ustvarijo dovolj potomcev, da jih dober odstotek preživi, s tem pa je zagotovljeno preživetje populacije. »Ta razlaga gleda na nastanek fenomena skozi vidik samice, torej zaradi selekcije za večjo plodnost. Manjka pa razlaga, zakaj tudi samci ne postanejo večji,« pojasnjuje dr. Kuntner in nadaljuje: »Če v evolucijskem času postajajo pripadniki enega spola večji, bi zaradi istih genov, ki kontrolirajo velikost telesa, teoretično pričakovali, da se to dogaja tudi z drugim spolom. Vendar se to pri pajkih ne zgodi.«
Kaj torej samcem pajkov preprečuje, da bi rasli in dosegali velikost samic? Literatura pozna hipotezo pritiska spolne selekcije. Samci tekmujejo oziroma »se prerivajo«, pravijo strokovnjaki, kateri bo prvi oplodil samico. »Če bi šlo za prednost pri osemenjevanju, bi bila možna razlaga, da hočejo samci čim prej odrasti, zato da postanejo spolno čim prej zreli in čim prej najdejo samico. To bi bila razvojna razlaga. Samice se namreč lahko parijo z več samci,« pojasnjuje sogovornik.
Druga morebitna razlaga za razlike v velikosti med spoloma je povezana s spolnim kanibalizmom. Pri večini vrst pajkov so samice kanibalke, kar pomeni, da samce, ki jim ne ustrezajo ali so z njimi opravile, ubijejo in pojedo. Po omenjeni hipotezi samci vzdržujejo majhno velikost zato, da se samici izognejo ali zanjo ne pomenijo hranilne vrednosti. »Če so samci majhni, ji lažje pobegnejo in ne postanejo obrok,« pravi Matjaž Kuntner.
Slovenski raziskovalci so preverjali tretjo možno razlago, hipotezo gravitacije. »Po tej so samci pajkov ostali majhni zato, ker morajo premagovati veliko višinsko razliko: morajo se znati hitro vzpenjati in uporabljati svilo za prečkanje odprtih območij, da bi prišli do samic, ki visijo na svojih mrežah,« razlaga sogovornik. Hipotezo so preverjali na eni vrsti pajkov, afriških puščavnikih z latinskim imenom Nephilingis cruentata iz Južne Afrike, za katere so značilne velike razlike v velikosti med samci in samicami. Za to vrsto je v naravi značilno, da več majhnih samčkov tekmuje za naklonjenost ene velike samice, zato jih je okoli nje vedno veliko. Raziskovalci so predvidevali, da se bodo različno veliki samci razlikovali v sposobnosti premagovanja navpičnih in vodoravnih ovir, in sicer tako, da bodo manjši v prednosti, ker bodo hitreje premagali ovire s plezanjem kot tudi s horizontalnim gibanjem oziroma prečkanjem praznega prostora.
Shakira Quiñones Lebrón, ki iz te teme pripravlja doktorsko nalogo, je hipotezo preverjala na eksperimentalnem poligonu. »Precej poenostavljena arena v laboratoriju predstavlja to, čemur so izpostavljeni samci v naravi,« pojasnjuje Matjaž Kuntner. Raziskovalka je hipotezo preverjala s 40 ponovitvami v plezalnem eksperimentu in 37 v horizontalnem in ugotovila, da hipoteza ne drži.
»Pri plezanju navzgor so večji samci hitrejši oziroma boljši, kar je v nasprotju s hipotezo. Pri horizontalnih testih pa ni bilo bistvenih razlik med velikimi in majhnimi samci, kar spet ne potrjuje hipoteze,« pravi sogovornik. Strokovnjaki sklepajo, da gravitacija za samce ni tako pomemben dejavnik, kot je bilo prestavljeno v literaturi, ali pa je fenomen spolnega diformizma vrstno specifičen in pri afriškem puščavniku te razlage ne moremo uveljaviti.
Omenjena raziskava je del temeljne znanosti, torej z njo iščejo vzroke za evolucijske pojave oziroma odgovore na vprašanja, zakaj nastajajo nenavadne značilnosti, ki jih opazujemo pri vrstah v naravi. »To je pomembno za razumevanje procesov, ki ustvarjajo biodiverziteto,« pravi Matjaž Kuntner. »V biologiji je takih zanimivih in relevantnih vprašanj na tisoče, vendar nanje še nimamo zanesljivih odgovorov, ker doslej niso bili opravljeni verodostojni testi.«
Razlog za to je tudi, da so posamezne živalske skupine za znanstvenike manj zanimive ali celo zapostavljene. Navadno so to živali, ki človeku niso blizu ali zanj niso nevarne. »Drugi razlog je, da je vrst pajkov in drugih nevretenčarjev veliko več kot vrst vretenčarjev, denimo sesalcev ali ptičev. Tisti, ki raziskujemo nevretenčarje, nikoli ne bomo prišli do konca naših vprašanj, že zaradi števila vrst,« poudarja Kuntner.
Pajki so namreč ena od vrstno najbogatejših skupin nevretenčarjev. Poznamo okoli 50.000 vrst, ki so odkrite in opisane. »Predvidevamo, da jih je dejansko najmanj trikrat toliko, če ne še več, torej je večina neodkritih,« pravi sogovornik. Največja raznolikost pajkov je v tropskem pasu, torej živijo v zelo ogroženih habitatih, ki izginjajo. »Izvorno so izredno stara skupina, stara več sto milijonov let, ki vztrajno razvija nove oblike skozi različne procese evolucije,« razlaga Kuntner. V Evropi poznamo približno 2000 vrst pajkov, v Sloveniji živi okoli 700 vrst. Z ekološkega vidika so zelo pomembni, saj nadzorujejo populacije mrčesa. Igrajo ključno ekološko vlogo v vseh kopenskih ekosistemih.
Sredi maja so v spletni reviji Plos One objavili rezultate raziskave slovenskih raziskovalcev iz skupine EZ Lab, ki deluje na Nacionalnem inštitutu za biologijo in ZRC SAZU. Shakira Quiñones Lebrón, doktorska študentka na ljubljanski univerzi in mlada raziskovalka na Biološkem inštitutu Jovana Hadžija ZRC SAZU, direktor NIB dr. Matjaž Kuntner ter dr. Simona Kralj Fišer in dr. Matjaž Gregorič z ZRC SAZU so proučevali pojav, ki je tudi v splošnem vedenju ljudi precej znan: razlike v velikosti samcev in samic oziroma spolno velikostno dvoličnost pajkov poznamo iz nam bližnje Istre po črni vdovi, vrsti, pri kateri je samica precej večja od samca. »Pri primatih smo moški v povprečju le nekoliko večji od žensk, pri določenih skupinah živali, kot so nekateri pajki, pa je dvoličnost zelo potencirana in je obratna, tako da so samice res veliko večje od samcev,« pravi Matjaž Kuntner. Pojav je zanimiv z evolucijskega in ekološkega vidika.
Tri hipoteze
Razlogi, zakaj so skozi evolucijo pri pajkih nastale tako velike razlike med samicami in samci, so lahko različni: morda so samice nevretenčarjev večje, ker jim to omogoča večjo plodnost. Njihova glavna naloga je, da ležejo jajčeca, ustvarijo dovolj potomcev, da jih dober odstotek preživi, s tem pa je zagotovljeno preživetje populacije. »Ta razlaga gleda na nastanek fenomena skozi vidik samice, torej zaradi selekcije za večjo plodnost. Manjka pa razlaga, zakaj tudi samci ne postanejo večji,« pojasnjuje dr. Kuntner in nadaljuje: »Če v evolucijskem času postajajo pripadniki enega spola večji, bi zaradi istih genov, ki kontrolirajo velikost telesa, teoretično pričakovali, da se to dogaja tudi z drugim spolom. Vendar se to pri pajkih ne zgodi.«
Kaj torej samcem pajkov preprečuje, da bi rasli in dosegali velikost samic? Literatura pozna hipotezo pritiska spolne selekcije. Samci tekmujejo oziroma »se prerivajo«, pravijo strokovnjaki, kateri bo prvi oplodil samico. »Če bi šlo za prednost pri osemenjevanju, bi bila možna razlaga, da hočejo samci čim prej odrasti, zato da postanejo spolno čim prej zreli in čim prej najdejo samico. To bi bila razvojna razlaga. Samice se namreč lahko parijo z več samci,« pojasnjuje sogovornik.
Druga morebitna razlaga za razlike v velikosti med spoloma je povezana s spolnim kanibalizmom. Pri večini vrst pajkov so samice kanibalke, kar pomeni, da samce, ki jim ne ustrezajo ali so z njimi opravile, ubijejo in pojedo. Po omenjeni hipotezi samci vzdržujejo majhno velikost zato, da se samici izognejo ali zanjo ne pomenijo hranilne vrednosti. »Če so samci majhni, ji lažje pobegnejo in ne postanejo obrok,« pravi Matjaž Kuntner.
Raziskovalci iz skupine Laboratorij za evolucijsko zoologijo (z leve): Matjaž Kuntner, Shakira Quiñones Lebrón, Simona Kralj Fišer in Matjaž Gregorič. FOTO: NIB
Poligon za afriške pajke
Slovenski raziskovalci so preverjali tretjo možno razlago, hipotezo gravitacije. »Po tej so samci pajkov ostali majhni zato, ker morajo premagovati veliko višinsko razliko: morajo se znati hitro vzpenjati in uporabljati svilo za prečkanje odprtih območij, da bi prišli do samic, ki visijo na svojih mrežah,« razlaga sogovornik. Hipotezo so preverjali na eni vrsti pajkov, afriških puščavnikih z latinskim imenom Nephilingis cruentata iz Južne Afrike, za katere so značilne velike razlike v velikosti med samci in samicami. Za to vrsto je v naravi značilno, da več majhnih samčkov tekmuje za naklonjenost ene velike samice, zato jih je okoli nje vedno veliko. Raziskovalci so predvidevali, da se bodo različno veliki samci razlikovali v sposobnosti premagovanja navpičnih in vodoravnih ovir, in sicer tako, da bodo manjši v prednosti, ker bodo hitreje premagali ovire s plezanjem kot tudi s horizontalnim gibanjem oziroma prečkanjem praznega prostora.
Shakira Quiñones Lebrón, ki iz te teme pripravlja doktorsko nalogo, je hipotezo preverjala na eksperimentalnem poligonu. »Precej poenostavljena arena v laboratoriju predstavlja to, čemur so izpostavljeni samci v naravi,« pojasnjuje Matjaž Kuntner. Raziskovalka je hipotezo preverjala s 40 ponovitvami v plezalnem eksperimentu in 37 v horizontalnem in ugotovila, da hipoteza ne drži.
»Pri plezanju navzgor so večji samci hitrejši oziroma boljši, kar je v nasprotju s hipotezo. Pri horizontalnih testih pa ni bilo bistvenih razlik med velikimi in majhnimi samci, kar spet ne potrjuje hipoteze,« pravi sogovornik. Strokovnjaki sklepajo, da gravitacija za samce ni tako pomemben dejavnik, kot je bilo prestavljeno v literaturi, ali pa je fenomen spolnega diformizma vrstno specifičen in pri afriškem puščavniku te razlage ne moremo uveljaviti.
Hipotezo so preverjali na eni vrsti pajkov, afriških puščavnikih (Nephilingis cruentata) iz Južne Afrike. FOTO: Shutterstock
Globlje razumevanje evolucije
Omenjena raziskava je del temeljne znanosti, torej z njo iščejo vzroke za evolucijske pojave oziroma odgovore na vprašanja, zakaj nastajajo nenavadne značilnosti, ki jih opazujemo pri vrstah v naravi. »To je pomembno za razumevanje procesov, ki ustvarjajo biodiverziteto,« pravi Matjaž Kuntner. »V biologiji je takih zanimivih in relevantnih vprašanj na tisoče, vendar nanje še nimamo zanesljivih odgovorov, ker doslej niso bili opravljeni verodostojni testi.«
Razlog za to je tudi, da so posamezne živalske skupine za znanstvenike manj zanimive ali celo zapostavljene. Navadno so to živali, ki človeku niso blizu ali zanj niso nevarne. »Drugi razlog je, da je vrst pajkov in drugih nevretenčarjev veliko več kot vrst vretenčarjev, denimo sesalcev ali ptičev. Tisti, ki raziskujemo nevretenčarje, nikoli ne bomo prišli do konca naših vprašanj, že zaradi števila vrst,« poudarja Kuntner.
Pajki so namreč ena od vrstno najbogatejših skupin nevretenčarjev. Poznamo okoli 50.000 vrst, ki so odkrite in opisane. »Predvidevamo, da jih je dejansko najmanj trikrat toliko, če ne še več, torej je večina neodkritih,« pravi sogovornik. Največja raznolikost pajkov je v tropskem pasu, torej živijo v zelo ogroženih habitatih, ki izginjajo. »Izvorno so izredno stara skupina, stara več sto milijonov let, ki vztrajno razvija nove oblike skozi različne procese evolucije,« razlaga Kuntner. V Evropi poznamo približno 2000 vrst pajkov, v Sloveniji živi okoli 700 vrst. Z ekološkega vidika so zelo pomembni, saj nadzorujejo populacije mrčesa. Igrajo ključno ekološko vlogo v vseh kopenskih ekosistemih.
