Исследование Эссекского университета, опубликованное в журнале Communications Biology, посвящено спору между викторианскими учеными Чарльзом Дарвином и Альфредом Расселом Уоллесом. Дарвин считал, что у самцов больше вариаций, поскольку самки часто выбирают себе партнеров по внешнему виду. В то время как Уоллес считал, что естественный отбор между полами является главным фактором различий.
На протяжении более века ученые исследовали в основном самцов, поскольку их различия были более очевидны, в то время как самки, с более тонкими эволюционными изменениями, были менее изучены.
С помощью высокотехнологичного машинного обучения доктор Дженнифер Хойал Катхилл (Jennifer Hoyal Cuthill) изучила более 16 000 самцов и самок бабочек-птицеедов, сотрудничая с сотрудниками Музея естественной истории и института ИИ Cross Labs.
Это первый случай изучения визуальных различий между полами у видов, обитающих в Юго-Восточной Азии и Океании. Бабочки-птицееды были выбраны для исследования благодаря эффектному окрасу крыльев и различиям между самцами и самками.
Доктор Хойал Катхилл из Школы наук о жизни сказал: «Это захватывающее время, когда машинное обучение позволяет проводить новые крупномасштабные исследования давних вопросов эволюционной науки. Впервые мы можем измерить видимые масштабы эволюции, чтобы проверить, насколько велики различия в разных биологических группах среди самцов и самок».
Машинное обучение дает новую информацию об эволюционных процессах, которые порождают и поддерживают биоразнообразие, в том числе в исторически игнорируемых группах. В работе рассматривались фотографии бабочек из коллекции Музея естественной истории, на которых изображен ряд признаков, таких как форма крыльев, цвет и узор, у нескольких видов.
Выяснилось, что, хотя самцы часто имеют более четкие формы и узоры, и самцы, и самки вносят свой вклад в общее разнообразие. Исследование показало, что эволюционные закономерности, предсказанные как Дарвином, так и Уоллесом, были обнаружены у бабочек.
Самцы демонстрировали больше различий во внешности, что соответствует идее Дарвина о том, что самки выбирают себе партнеров по этим признакам. Однако также были обнаружены тонкие различия у самок, что соответствует предсказаниям Уоллеса о том, что естественный отбор позволяет разнообразить фенотипы самок.
Доктор Хойал Катхилл сказал: «Птицекрылов называют одними из самых красивых бабочек в мире. Это исследование дает новое представление об эволюции их замечательного, но находящегося под угрозой исчезновения разнообразия».
В этой работе именно половая принадлежность, по-видимому, стала причиной наибольших эволюционных изменений, включая экстремальные формы, цвета и узоры самцов. Однако внутри группы бабочек-птицеедов были обнаружены примеры, когда самки были более разнообразны по видимым фенотипам, чем самцы, и наоборот. Это подтверждает реальную значимость полового отбора, обусловленного выбором самкой партнера, для изменчивости самцов, как первоначально предположил Дарвин.
Случаи, когда самки бабочек отличаются большим видимым разнообразием, чем самцы их вида, подтверждают дополнительную, важную роль естественно отобранных женских вариаций в межвидовом разнообразии, как предположил Уоллес.
Крупномасштабные исследования эволюции с использованием машинного обучения открывают новые возможности для разрешения споров, которые не утихают с момента основания эволюционной науки.
[Фото: Natural History Museum. 2024. Birdwing butterflies (from Collection specimens). Licensed under CC-BY-4.0.]