Kärlek, konkurrens och gener – så styr evolutionen valet av partner

Valet aldrig enkelt

– Vi tror ofta att djur gör enkla val och att saker är mer komplicerade för oss människor, som väljer utifrån lukt, utseende, beteenden och andra signaler. Djur gör samma sak. I mitt labb försöker vi förstå alla de faktorer som avgör hur djur gör sina val. Då kan vi få viktiga insikter i hur evolutionen fungerar, säger John Fitzpatrick, beteendeekolog och professor vid Zoologiska institutionen, Stockholms universitet.

Hans expertområde är just hur honor och hanar väljer och tävlar om att få en viss partner.

– Mitt intresse började med konkurrensen mellan spermier. När en hona parar sig med flera hanar, konkurrerar spermier från olika hanar om att få befrukta ägget.

John Fitzpatricks forskning visar att den konkurrensen leder till evolutionära förändringar hos hanarna: fler spermier, större testiklar, längre spermier och spermier som simmar snabbare.

Tävling på flera nivåer

– Men konkurrensen på spermienivå är inte allt – djur lägger också mycket tid på att välja ut sin partner. Det gör det väldigt viktigt att ta reda på när valet av partner sker och om det är honor eller hanar som avgör resultatet.

För att verkligen förstå fortplantning är det enligt John Fitzpatrick viktigt att förstå hela processen. Allt ifrån hur individer “marknadsför” sig själva till vad som händer efteråt när spermier tävlar om att nå ägget. Insatserna inom evolutionen är höga, vilket leder till stor variation och mångfald när det gäller saker olika arter tar till för att öka den reproduktiva framgången.

Ägget kan påverka resultatet

I en studie på människor kunde John Fitzpatrick och hans forskargrupp se hur även ägget kan vara med och påverka vilken spermie som först når fram.

– Där såg vi att mänskliga ägg frigör kemiska signaler som kan gynna en spermie framför en annan, så valet av partner fortsätter långt efter parningen, även på mikroskopisk nivå.

Varför studerar ni fiskar?

– Fisk är en utmärkt modell för alla ryggradsdjur: hälften av alla ryggradsdjur på jorden är fiskar. Och fiskar förökar sig på nästan alla tänkbara sätt. Vi studerar både marina och sötvattensfiskar. Olika typer av fiskar kan ge svar på olika frågor.

Forskning på sex kontinenter

Sökandet efter svar har lett John Fitzpatrick till fältstudier på sex av jordens kontinenter. Han spenderar ungefär en månad i fält varje år, där han tillsammans med sin forskargrupp hämtar hem underlag för att studera varje fråga på nära håll i labbet.

– Det är kombinationen av fältarbete och kontrollerade experiment i labbet som gör arbetet så spännande, att lära sig av verkligheten i fält, men att sedan få möjlighet att testa de nya insikterna i ett laboratorium. I naturen påverkas djur av många faktorer: risken att bli uppäten av rovdjur, valet av partner, om det är soligt eller molnigt, om vattnet strömmar snabbt eller långsamt.

I labbet tittar forskargruppen bland annat på hur fiskarna reagerar på värmeböljor när temperaturen höjs med fem grader från normala 26 °C till 31 °C. Gruppen undersöker också hur fiskarnas evolutionära beteenden påverkas av snabbt strömmande vatten.

– Alla de här faktorerna påverkar hur evolutionära val görs. Om vi förstår hur det fungerar i det vilda kan vi sedan genom experiment i labbet, där vi kontrollerar miljön, undersöka hur mycket de olika faktorerna påverkar beteendet.

Hur väljer ni vilken plats ni ska forska på?

– Det börjar alltid med frågan: vad är vi intresserade av? Den frågan leder oss till djuret. Ibland hamnar vi vid en sjö i Centralafrika, ibland åker vi till Sydostasien. Vi arbetar både utifrån och inifrån, och det är alltid olika djur som lär oss olika saker. Var vi hamnar beror på vilka frågor vi ställer.

I Singapore och Malaysia försöker forskargruppen just nu förstå hur honor attraherar hanar inom arten halvnäbbfiskar, en art som parar sig liggande vid vattenytan, med den långa karakteristiska underkäken ständigt redo att fånga landande insekter. Parningen går så snabbt att den knappt går att observera med blotta ögat.

– Honorna, som föder levande yngel, har en orange fläck på buken, som hanarna tycker väldigt mycket om. Det har visat sig att hanarna blir mest attraherade när fläcken är stor, vilket händer när honan är dräktig. Men vad är det som gör att den här fläcken är så attraktiv för hanarna? Det försöker vi ta reda på.

AI ger nya möjligheter

Att forska om djurs beteende kräver ofta långa och tidskrävande studier, medan det ögonblick som ska studeras går så snabbt att det kan vara svårt att urskilja varje steg. Här har tillgången till ny teknik inom AI gjort det möjligt att ställa frågor på nya sätt, samla in data snabbare och analysera dem mer effektivt.

– Tidigare var vi tvungna att studera och skriva ner allt manuellt. Det kunde ta flera månader att samla in erfarenhet från ett experiment, men med hjälp av det nya AI-verktyget kan vi samla och analysera beteendedata mycket snabbare.

AI-baserad mjukvara kan bland annat genom högupplösta videoinspelningar av fiskar lära sig att känna igen olika individer för att sedan ge detaljerad information om vad varje individ har gjort och vilka de har interagerat med. Metoder som John Fitzpatrick hoppas ska bidra till att forskningen om evolutionen kan ta nya steg framåt.

– Evolutionen är det mest fascinerande och komplexa som finns. Som biolog är det en ständig utmaning att försöka förstå hur evolutionen har skapat den fantastiska värld som omger oss. Jag behöver bara gå utanför dörren för att bli påmind om det.