ダーウィンのパズル

ダーウィンのパズルとは、それを持つ個体の適応度を低下させると思われる特性のことである。このような特性は進化生物学者の注目を集める。人間の特性の中には、比較的一般的であるが、生殖能力や寿命の低下による生殖成功率の低下と関連しているため、進化論的思考に難題を投げかけるものがある。典型的な例としては、左利き、更年期障害、精神障害などがある。これらの特性は動物にも見られ、孔雀は適応度を低下させる可能性のある特性の例である。尾が大きいほど捕食者に見えやすく、孔雀の動きを妨げる可能性もある。実際、ダーウィンは孔雀の尾を性的選択の証拠として説明することでこの「パズル」を解決した。尾が大きいほど、尾が短い他のオスよりも多くのメスを引き付けることができるため、オスに進化的適応度が与えられる。「ダーウィンのパズル」というフレーズ自体は珍しく、その起源もはっきりしていない。通常は動物行動の文脈で語られる。

ダーウィンの謎は自然界に明らかですが、それを持つ個体の適応度を低下させるように見えます。さまざまな個体が、毒素、適応度のデモンストレーション、擬態など、特定の方法でこの奇妙な現象を利用しています。

生物学には、ダーウィンの謎に影響を及ぼす可能性のある要因がいくつかあります。

• 血縁係数（r）：2 匹の動物が共有する遺伝子の割合。

これは共通の祖先に基づく場合があります。動物は、他の動物と 1/4、1/2、または場合によってはすべての遺伝子を共有することがあります。一卵性双生児の血縁係数は r=1 です。全きょうだいの血縁係数は r=.50、半きょうだいとこは血縁係数 r=.25 です。2 匹の動物の血縁度に応じて、お互いに利他的な行動をとる可能性が高くなります。たとえそれが自分自身には利益をもたらさなくても、近縁の他の動物と共有されている遺伝子の少なくとも一部は存続するのに役立ちます。血縁係数を計算する式は、(R _XY ) = Σ (1/2) ^{n です。}

• ハミルトンの法則: ダーウィンの謎が集団内でいつ進化するかを説明するもの。

ハミルトンの法則は、血縁関係に基づく集団の利他主義を説明するためによく使用されます。この法則は、(rB > C) という式で表すことができます。ここで、r は血縁関係、B は受益者への利益、C は利他主義者へのコストを表します。動物は、多くの場合、ハミルトンの法則を使用することがありますが、これは動物自身の適応度を促進せず、種全体の適応度に進化的影響を及ぼします。

以下の現象は、ダーウィンのパズルと呼ばれることがあります。

• 動物の利他主義
  • 生物学的利他主義: 適応度の交換を中心に考える傾向があります。進化的利他主義または生殖的利他主義とも呼ばれます。これは、「行為者自身の適応度を低下させながら、他の生物の適応度を高める」ことと定義されます。これが真実であるためには、「行為者」の損失と「受信者」の利益の両方が存在しなければなりません。行動が適応度にどのように影響するかだけでなく、適応度を構成する他のすべての特性も重要です。
  • 心理的利他主義: これは、行動を行う人の意図に基づいています。これは、「行動が心理的に利他的であるのは、他の生物の幸福に対する究極の欲求によって動機付けられている場合のみであり、第一に、欲求が究極的であるのは、その欲求を満たすことが他の欲求の満足につながると行為者が考えるからではなく、その対象がそれ自体のために望まれる場合である」と定義されています。一例は、たとえお金が実際にその特定の慈善団体に届かなくても、他の人を助ける意図で慈善団体にお金を寄付することです。しかし、他の人に自分は無私だと思わせるために慈善団体にお金を寄付する人は、心理的に利他的な行動を行っているわけではありません。
  • 援助的利他主義: 生物学的な利他主義と心理学的な利他主義を組み合わせたものですが、3 つの中で最も一般的ではありません。これは、行動の理由と、行動によって得られる可能性のある適応度の結果を表します。この行動を説明するのに最適な引用は、「人間の利他主義が内発的動機によるものか、外発的動機によるものか、という疑問が浮かびます。つまり、人間が互いに助け合うのは、助け合う行為自体が本質的に報われるからなのか、それとも、助け合う行為が物質的な報酬や罰の回避などの別の結果をもたらすのに役立つからなのか」です。これは、食料の獲得や子育ての支援である必要はなく、それよりもずっと穏やかなもの (他の人が個人的な目標を達成するのを支援すること) でも可能です。
• 同性愛
  • ウガンダコブ：ウガンダコブの種の中で、同性愛行為を行うのはメスのみのようです。メスのコブは、他のメスに口笛を吹いたり、前足を蹴って他のメスの性器にそっと触れたりして、他のメスを誘う姿がよく見られます。前足を蹴る動作はオスのマウンテンラムにも見られ、オスも他のオスのラムと同性愛行為を行うためにこの動作をします。メスのコブは、他のメスにまたがる行動も行いますが、この行動だけでは繁殖できません。他のメスへの求愛に参加するメスは、頭で競争相手を押して、特定のメスをめぐって競争することもあります。この行動は、もともと同性愛的な求愛に興味のないメスが追っ手にノーと言う方法だと考えられていましたが、他のコブに対して優位に立つための方法であることが証明されました。このような同性愛行動をしても、メスのコブはオスのコブと交尾します。このことから、科学者は、性行為を練習したり、同性の仲間を興奮させたりするためのこれらの行動は、将来の生殖行為の可能性を高めるためであると考えています。(2)
  • ハイイロガン: この種のガンには、異性愛と同性愛の両方のカップルがいます。ハイイロガンの雄は、バンドウイルカの雄と同様に、しばしばペアになって何年も一緒に暮らします。これらの雄は、パートナーを見つけるために協力し合い、2 羽ともガチョウのヒナの父親になります。その結果、これらの関係では、ガチョウのヒナは雄のカップルと母親の 3 人の親を持つことになります。これは、成長中のガチョウにとって、保護してくれる親が増えるというメリットがあるだけでなく、母親にとっても、社会的地位が高まり、ヒナの世話をする時間が増え、自分で餌を探す時間が増えるというメリットがあります。母親が餌を食べていない間、優位な雄が捕食者と戦い、もう 1 羽はガチョウのヒナを見守ります。関係が終わると、雌のガチョウは別れ、2 羽の雄のガチョウは一緒に暮らし続けます。(1)
• 細胞老化
• オオカバマダラ: オオカバマダラは、オレンジと黒の羽の模様を持つ種で、非常に見つけやすいです。オオカバマダラのこの色は、その適応度にとって有益ではありません。明るい色は捕食者を引き付けるので有益ではありません。しかし、オオカバマダラは、組織に強力な植物毒を蓄積する有毒なミルクウィードを食べることができるため、この有益でない特性を打ち消すことができます。そのため、捕食者がオオカバマダラを摂取すると、蝶の体内の毒のために嘔吐を誘発します。このプロセスでオオカバマダラは自分自身を犠牲にしますが、自分を食べることの有害性を捕食者に教えることで、同種の仲間を助けることができます。遺伝的に類似したオオカバマダラは生き残り、共有遺伝子を次の世代のオオカバマダラに受け継ぐことができます。
• 毒ヤドクガエル:毒ヤドクガエルの種 (ヤドクガエル科の属) は、ダーウィンのパズルの概念に当てはまる動物のもう一つの顕著な例です。皮膚の明るく目立つ色は、捕食者に非常に有毒であることを警告するために使用される戦術です。長さ 2 インチ (5 センチメートル) の黄金の毒ヤドクガエルは、成人男性 10 人を殺せるほどの毒を持っています。先住民のエンベラ族は、矢の先端をカエルの皮膚にこすりつけて、矢に毒性を持たせます。この方法は非常に効果的な狩猟ツールであり、このカエルの種は「毒ヤドクガエル」と呼ばれています。科学者は、カエルがアリやシロアリなどの獲物から毒素を吸収すると予測しています。カエルは、捕食者を引き付けると考えられる明るい色をしているため、ダーウィンのパズルを実証しています。代わりに、カエルは警告として自らを現します。
• ガゼルのストッティング：ダーウィンの謎は、ガゼルがストッティングする行動にも現れています。ガゼルがストッティングするのは、捕食者に対して、自分は身体的に健康であり、追いかけても捕まらないことをアピールするためです。これは捕食者に対する抑止力の一種ですが、同時に、捕食者にとってガゼルがより目立ちやすくなります。また、ガゼルがストッティングするとカロリー消費量も増えますが、これは生存には直観に反するでしょう。科学者が解明しようとしているもう 1 つのダーウィンの謎は、トムソンガゼルのストッティング行動です。ガゼルは 1 匹の捕食者から逃げるときにスピードを犠牲にしますが、その前にいる他の捕食者を探します。このストッティング行動のもう 1 つの考えられる理由は、捕食者が近くにいることを群れに警告するためです。チーターなどの捕食動物は、ガゼルが横たわっているときは獲物を捕まえる可能性が低くなることに気づき、狩りをやめます。
• 目立つクモの巣: クモの中には、獲物から見えるようにジグザグ模様の巣を張るクモがいます。巣の装飾が目立つことで獲物が巣に近づかなくなると考えられていますが、実際には、獲物を巣に引き寄せるルアーとして機能します。獲物は目に見える模様を避け、ジグザグ模様の間の巣に引っかかる傾向があります。クモは、体を隠すためのカモフラージュとしてもこの巣を使います。研究によると、装飾された巣を持つクモは、装飾のない巣を持つクモよりも獲物を捕まえる成功率が高いことがわかっています。
• 擬態: 多くの種には擬態と呼ばれる特徴があり、通常は無害な生物が危険に見えることがあります。無害なハナアブは擬態を示す種の一例です。ハナアブはスズメバチの見た目と鳴き声を真似します。ほとんどのハナアブはスズメバチに非常によく似ていますが、他のハナバチにはほとんど似ていないものもあります。なぜ特定のハナバチがスズメバチによく似ていないのかというダーウィンの謎を解くために、カナダの研究者が研究を行いました。この研究では、大型のハナバチはスズメバチによく似ているのに対し、小型の種はほとんど模倣していないことを研究者らは突き止めました。これは、大型の種の方が鳥に襲われる危険性が高いためだと判断されました。小型の種はスズメバチによく似ることをそれほど心配する必要がありません。なぜなら、鳥はサイズが小さいためハナバチを攻撃しようとさえしないからです。大型のハナバチはスズメバチに似るため、生き残る可能性が高くなり、適応度が高まります。

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