Stockholms universitet logo, länk till startsida

Snabb evolution av flockbeteende

Grannarnas beteende har avgörande betydelse för hur den enskilda individen agerar och därmed för stimmet eller flocken. Kollektiva beteenden utvecklas dessutom mycket snabbt. Det visar en ny studie av hur fiskar på bara tre generationer kan avlas till att simma i stim.

Foto: Mostphotos/Olena Rudenko
På bara tre generationer kan fiskar avlas till att simma i stim. Foto: Mostphotos/Olena Rudenko

Enorma fiskstim, stora flockar av skenande gnuer på savannen och jättelika svärmar av insekter och fåglar är vanligt förekommande i naturen. Kollektiva beteenden tros vara viktiga för att undvika att bli uppätna av rovdjur. Men vad rör sig i hjärnan hos en individ som rör sig i en koordinerad flock? Och vilka beteenden förändras när flockbeteenden utvecklas?

Dessa frågor har en ny interdisciplinär studie delvis löst. Genom selektiv avel på guppyer har forskare vid Stockholms universitet fått enskilda fiskar att röra sig i samma riktning som sina gruppkamrater. Förändringen hjälper forskarna att förstå vad som händer när en guppy ”blir till en sill”, och börjar röra sig i stim. Efter tre generationers selektion på polarisering, graden av likriktat simmande, har forskarna funnit att graden av likriktat simmande ökar med 15 procent hos de fiskar som avlats för dessa egenskaper. De formar dessutom tätare grupper.

Kollektiva beteenden kan utvecklas snabbt

Vidare visar studien att ökad simhastighet, framför allt nära andra individer, samt ökad förmåga och vilja att följa rörelseförändringar hos sina kamrater när de är i större grupper, är faktorerna bakom den ökade polariseringen. Resultaten visar att kollektiva beteenden kan utvecklas mycket snabbt (med evolutionära mått) samt att hastighet och känslighet för riktningsförändringar är de huvudsakliga faktorerna bakom sådan evolution.
 

Alexander Kotrschal
Alexander Kotrschal

– Det mest intressanta med den här studien är att vi kunnat testa en av teorierna om hur koordinerade rörelsemönster utvecklas, och bekräftat den med experimentella data. Resultaten visar att enskilda individers uppmärksamhet på ”grannarnas” rörelsemönster är en viktig förklaring till varför synkroniserade grupper – som stim och flockar – utvecklas, säger en av studiens förstaförfattare, Alexander Kotrschal vid Zoologiska institutionen, Stockholms universitet och nederländska Wageningen University.

Relevant även för studier av andra djurs beteenden

Forskarna vid Zoologiska institutionen undersöker nu andra beteenden och även hur hjärnans strukturer förändras efter stimsimningsselektionen.

Foto: Niklas Björling
Niclas Kolm. Foto: Niklas Björling

– Det verkar som att den ökade stimsimningsförmågan leder till fördelar när en grupp fiskar försöker undvika att bli uppätna av ett rovdjur. Detta och många andra till synes givna samband kan nu för första gången testas experimentellt med dessa selektionslinjer. Resultaten lär oss mycket om komplexa beteenden även hos exempelvis flockar av gnuer, stim av våra vanliga matfiskar och stora fågelflockar, säger Niclas Kolm, professor vid Zoologiska institutionen och seniorförfattare till studien.

Nästa steg är att förstå vad som förändras i hjärnan under evolutionen av stimbeteenden. Nya resultat tyder på att regioner i hjärnan som normalt associeras med avancerade kognitiva förmågor såsom beslutsfattande och minne förstoras under evolutionen av dessa kollektiva beteenden.

– Detta är oväntat då det tyder på att dessa beteenden kräver högre kognitiv förmåga än väntat och kanske inte är så ‘enkla’ som vi tidigare trott. Ytterligare analyser av fiskarnas hjärnor vid SUBIC, Stockholm University Brain Imaging Centre, kommer att gå vidare med detta, säger Niclas Kolm.  

Resultaten publicerades i den vetenskapliga tidskriften Science Advances 2 december 2020. Se Rapid evolution of coordinated and collective movement in response to artificial selection.

Om forskningsprojektet

I det tvärvetenskapliga projektet ingår forskare från flera områden. Matematikerna leds av David Sumpter vid Uppsala universitet, etologerna leds av Niclas Kolm vid Stockholms universitet, informationsteknologerna leds av Kristiaan Pelckmans vid Uppsala universitet och genetikerna leds av Judith Mank vid University of British Columbia. Finansiärer är Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse samt Vetenskapsrådet. Projektet är det första någonsin att selektera på ”collective motion”.

Ta del av fler nyheter från Stockholms universitet
Vill du läsa mer om aktuell forskning vid Stockholms universitet hittar du våra forskningsnyheter här. Du kan även prenumerera på universitetets nyhetsbrev. Läs tidigare nummer och prenumerera här.

 

Etiketter