How did Animals Evolve to Live in Colonies?

Summary

Ce script explore l'évolution paradoxale des colonies animales, comme les fourmis et les abeilles, où les individus peuvent sacrifier leur reproduction pour l'avantage du groupe. Il explique comment la sélection naturelle, en particulier la sélection de parenté, a favorisé l'apparition de castes et d'un altruisme reproducteur. Les Hymenoptères, avec leurs huit évolutions distinctes de colonies sociales, illustrent cette adaptation, où les mâles sont produits sexuellement et les femelles asexuellement, créant un fort investissement dans la réussite reproductive des autres membres de la colonie.

Takeaways

• 🐝 Les animaux évoluant vers la vie en colonies semble paradoxal car ils vont à l'encontre de la sélection naturelle.
• 🐜 Les insectes comme les fourmis et les abeilles vivent dans des colonies sociales où les ouvriers aident à la réussite reproductive des autres membres.
• 🌟 Charles Darwin a considéré l'évolution des colonies animales comme un problème majeur pour sa théorie de l'évolution.
• 🔄 Les colonies animales se définissent par trois principes : habiter ensemble, s'occuper des jeunes et l'altruisme reproductive.
• 🐝 L'ordre des Hymenoptères (abeilles, guêpes, fourmis) offre des exemples de colonies sociales qui se sont développées à plusieurs reprises.
• 🐜 D'autres animaux comme les termites, les charançons et même des crustacés ont également évolué pour former des colonies sociales.
• 👥 Les colonies sociales ont souvent des systèmes de castes avancés avec des rôles spécifiques et des corps adaptés pour chaque tâche.
• 🌱 Certains animaux sociaux évitent l'inbreeding en envoyant des individus spécifiques (dispersés) chercher des partenaires à l'extérieur de la colonie.
• 👪 La sélection de parenté (kin selection) est un type de sélection naturelle où les animaux peuvent aider la réussite reproductive de leurs proches parents pour assurer la survie de leurs propres gènes.
• 🐝 Chez les Hymenoptères, les mâles sont produits sexuellement et les femelles sont issues d'un œuf fécondé, ce qui crée une pression selective pour l'aide à la reproduction des autres membres de la colonie.
• 🌿 Les colonies sociales se forment souvent autour de la collecte de ressources dispersées ou la défense de ces ressources.

Q & A

Pourquoi la vie en colonies semble-t-elle contredire la sélection naturelle?

La sélection naturelle par Darwin suggère que les animaux devraient se combattre pour transmettre leurs gènes. Cependant, dans les colonies, les animaux tels que les fourmis et les abeilles aident à la réussite reproductive d'autres membres, voire sont stériles, ce qui peut sembler aller à l'encontre de la sélection naturelle.

Quels sont les trois principes qui définissent une colonie sociale d'insectes?

Les trois principes sont: vivre en un lieu unique, généralement un nid, s'occuper des jeunes des autres, et pratiquer l'altruisme reproductive où les travailleurs aident à la réussite reproductive des autres membres de la colonie.

Pourquoi les Hymenoptères sont-ils un exemple exceptionnel de colonies sociales?

Les Hymenoptères, qui incluent les abeilles et les fourmis, se sont développés en colonies sociales à plusieurs reprises, illustrant la convergence évolutive et la complexité des castes et des rôles au sein de ces colonies.

Quels sont les autres animaux qui vivent en colonies sociales autres que les insectes?

Des animaux comme les termites, les charançons, le shrimp Sein Alpheus et certains mammifères comme les taupes et les rats des taïgas vivent également en colonies sociales.

Comment l'altruisme reproductive est-il expliqué par la sélection naturelle?

La sélection naturelle peut inclure le kin selection, où les animaux peuvent aider la réussite reproductive de leurs proches因为他们 partage beaucoup de gènes communs, donc en aidant leurs proches, ils assurent indirectement la survie de leurs propres gènes.

Quels sont les avantages évolutifs de la vie en colonies pour les ressources dispersées?

Les colonies permettent de partager et de défendre des ressources qui sont éparpillées et rares, offrant un avantage aux animaux de rester groupés plutôt que de vivre seuls.

Pourquoi les Hymenoptères ont-ils tendance à éliminer les mâles dans les temps difficiles?

Les femelles des Hymenoptères partagent seulement 25% de leurs gènes avec les mâles produits sexuellement, ce qui rend les mâles moins importants pour la survie génétique de la colonie.

Quels sont les exemples d'adaptations physiques dans les colonies d'insectes?

Les fourmis peuvent avoir des têtes et des mâchoires massives pour protéger la colonie, tandis que la reine peut être dix fois plus grande que les ouvrières pour assurer la reproduction.

Quelle est la signification de la détermination du sexe chez les Hymenoptères pour la formation de colonies?

Comme les mâles sont produits par reproduction sexuelle et les femelles par reproduction asexuée, les femelles partagent 75% de leurs gènes avec leurs soeurs, créant une pression selective pour aider la mère à reproduire plutôt que de reproduire elles-mêmes.

Quels sont les exemples d'innovations évolutives dans les colonies d'insectes?

Certaines fourmis comme les fourmis coupeuses de feuilles ont développé une forme d'agriculture en cultivant des champignons, ce qui a pu se produire il y a au moins 30 millions d'années.

Quel rôle jouent les colonies sociales dans l'écosystème?

Les colonies sociales sont cruciales pour l'écosystème, pollinisant les plantes, aérant le sol et fournissant de la nourriture à de grands insectivores.

Outlines

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🐜 Évolution des colonies animales

Le premier paragraphe explore l'évolution paradoxale des animaux vivant en colonies, en particulier les insectes comme les fourmis et les abeilles qui pratiquent l'altruisme reproducteur. Malgré le principe de sélection naturelle, ces animaux peuvent être stériles et aider à la réussite reproductive d'autres membres de la colonie. Charles Darwin a reconnu cette évolution comme un problème pour sa théorie. Les colonies sociales sont définies par trois principes : habiter ensemble, s'occuper des jeunes et l'altruisme reproducteur. Les Hymenoptères, comme les abeilles et les fourmis, en sont les meilleurs exemples, mais d'autres animaux comme les termites et les scarabées forment aussi des colonies. Ces colonies évoluent souvent avec des systèmes de castes avancés, où les membres ont des corps de tailles et formes différentes pour effectuer des tâches spécifiques.

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🧬 Sélection de parenté et colonies animales

Le deuxième paragraphe traite de la sélection de parenté, une forme de sélection naturelle où les animaux peuvent évoluer pour aider la réussite reproductive de leurs proches parents, avec qui ils partagent de nombreux gènes communs. Une étude sur les écureuils roux a montré que ce comportement est courant chez de nombreuses espèces de mammifères. La théorie de l'hypothèse monogame suggère que les animaux monogames ont des enfants qui sont du même degré de parenté avec leurs frères et soeurs qu'ils sont avec leurs propres enfants, créant une pression de sélection pour aider les parents à se reproduire. Les Hymenoptères, avec leur mode de détermination du sexe basé sur la fertilisation, ont un taux de partage de gènes élevé avec leurs frères et soeurs, ce qui crée une pression de sélection pour la réussite reproductive des autres membres de la colonie.

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🌿 Rôle des colonies animales dans les écosystèmes

Le troisième paragraphe souligne l'importance des colonies animales dans les écosystèmes. Les colonies sont souvent centrées sur l'extraction de ressources dispersées, ce qui favorise leur évolution. Par exemple, les termites dépendent de bois pourri et les rats des tubercules qu'ils creusent. Ces ressources nécessitent d'être défendues, ce qui est plus efficace en étant en colonie. Les Hymenoptères, qui sont généralement des charognards ou qui fabriquent leur propre nourriture, pourraient avoir évolué des colonies pour se défendre contre les prédateurs. Les colonies sociales sont apparues pour la première fois à la fin du Crétacé et peuvent être plus anciennes. Les insectes, comme les abeilles et les fourmis, ont évolué des adaptations pour la collecte de pollen et la domestication de champignons pour leur nourriture. Les colonies animales sont essentielles pour de nombreuses créatures qui dépendent d'elles pour la pollinisation et la fertilisation du sol.

Keywords

💡Colonies

Les colonies sont des groupes d'animaux vivant ensemble de manière organisée. Dans le script, les colonies sont mentionnées comme un paradoxe de l'évolution par sélection naturelle, où les animaux travaillent ensemble plutôt que de se battre pour transmettre leurs gènes. Les exemples donnés sont les fourmis et les abeilles, qui vivent dans des colonies sociales et où les ouvriers aident à la réussite reproductive des autres membres de la colonie.

💡Sélection naturelle

La sélection naturelle est un concept clé de l'évolution qui explique comment les caractéristiques les plus adaptées à un environnement donnent un avantage aux individus qui les possèdent. Dans le script, cela est discuté en relation avec la difficulté de comprendre comment la vie en colonies peut être bénéfique à l'évolution, puisqu'elle peut sembler contredire l'idée de compétition pour transmettre ses gènes.

💡Altruisme reproductive

L'altruisme reproductive est un comportement où les membres d'une colonie aident à la reproduction d'autres membres sans pouvoir eux-mêmes transmettre leurs gènes. Dans le script, cela est illustré par les ouvriers d'insectes comme les fourmis et les abeilles qui sont souvent stériles et travaillent pour le bien de la colonie.

💡Hyménoptères

Les hyménoptères sont un ordre d'insectes qui inclut les abeilles, les guêpes et les fourmis. Dans le script, ils sont mentionnés comme offrant des exemples exceptionnels de colonies sociales, ayant évolué jusqu'à huit fois de manière indépendante dans ce groupe.

💡Castes

Les castes dans les colonies sociales désignent les groupes d'individus ayant des rôles et des caractéristiques physiques différents. Dans le script, cela est illustré par les reines d'insectes qui peuvent être dix fois plus grosses que les ouvriers, ou les fourmis soldats qui ont des têtes et des mâchoires massives pour protéger la colonie.

💡Kin selection

La sélection de parenté est un concept qui explique comment les animaux peuvent évoluer pour aider la réussite reproductive de leurs proches parents, car ils partagent de nombreux gènes communs. Dans le script, cela est utilisé pour expliquer comment l'altruisme reproductive peut être bénéfique à l'évolution, en citant une étude sur les écureuils roux qui adoptent des bébés orphelins s'ils sont proches parents.

💡Monogamie

La monogamie est une stratégie de reproduction où un animal a un seul partenaire pendant sa vie. Dans le script, cela est lié à l'hypothèse selon laquelle les hyménoptères, étant souvent monogames, peuvent avoir des enfants qui sont tous de même parenté avec leurs frères et soeurs, ce qui augmenterait la pression de sélection pour aider la reproduction des autres membres de la colonie.

💡Ressources

Les ressources sont des éléments nécessaires pour la survie et la reproduction des animaux. Dans le script, l'évolution des colonies est liée à la distribution sporadique des ressources, comme le bois pour les termites ou les tubers pour les taupes. Les animaux peuvent se retrouver à former des colonies pour partager et défendre ces ressources limitées.

💡Co-évolution

La co-évolution est le processus par lequel deux espèces évoluent ensemble de manière à influencer mutuellement leur évolution. Dans le script, cela est mentionné en relation avec les fourmis qui cultivent un champignon domestique, ce qui a entraîné une évolution spécifique de ce champignon pour répondre aux besoins des fourmis.

💡Extinction

L'extinction est le processus par lequel une espèce disparaît complètement de la Terre. Dans le script, cela est mentionné comme une possibilité pour les autres insectes qui auraient pu évoluer en colonies et sont maintenant éteintes, suggérant que l'évolution des colonies est un phénomène complexe et variable dans le temps.

Highlights

Animals evolving to live in colonies seems paradoxical to natural selection.

Workers of ants or bees help reproductive success of others and are often sterile.

Charles Darwin considered the evolution of animal colonies a problem for his theory.

Social animals like humans, elephants, and wolves live in colonies.

Insects like ants and bees live in huge social colonies defined by three principles.

Colonies are characterized by living in one place, caring for young, and reproductive altruism.

Hymenoptera, the order containing bees and ants, offers the best examples of these colonies.

Colonies have evolved multiple times in Hymenoptera.

Non-insect animals like snapping shrimp and mole rats also form colonies.

Colonies share features like advanced caste systems and division of labor.

Kin selection explains how animals help close relatives, ensuring survival of their own genes.

Monogamous animals have a stronger selective pressure to help their parents reproduce.

In Hymenoptera, males are produced asexually, leading to a higher relatedness with siblings.

Eusocial colonies are centered on extracting resources with a patchy distribution.

Ants and bees may have evolved colonies to better defend their nests from predators.

Fossil evidence suggests bee and wasp colonies first appeared in the late Cretaceous.

Some ants have developed agriculture, domesticating a unique fungus species.

Eusocial colonies play a crucial role in ecosystems, aiding in pollination and soil aeration.

Transcripts

animals evolving to live in colonies

seems to be a paradox flying in the face

of the core components of evolution by

natural selection whereas many species

of animals will fight one another to

pass on their genes the workers of ants

or bees will actively help with the

reproductive success of other members of

the colony and are often even sterile to

have evolved to be unable to pass on

their genes Charles Darwin even

considered the evolution of animal

colonies that do this to be a major

problem for his theory so how did some

animals start helping other animals pass

on their genes

technically all social animals like

humans elephants and wolves live in a

sort of colony but the type of colony

that insects like ants and bees live in

are known as huge social colonies and

these types of colony are defined by

three principles the animals live in one

place most commonly in some sort of nest

caring for each other's young and most

importantly reproductive altruism where

the workers will aid in the reproductive

success of other colony members

Hymenoptera the order of animal that

contains bees and ants offer the best

examples of these types of colonies

because it has evolved as many as eight

separate times in this group however

these types of colonies are by no means

contained among Hymenoptera as termites

and weevils also form these types of

colonies but it's also some non insects

do as well there is a type of snapping

shrimp called Sein Alpheus regardless

the form societies consisting of a queen

and as many as 300 individuals that

protect and feed on a type of sponge and

even some mammals live like this as mole

rat burrows only have one female and one

to three males that reproduce while the

rest of the members of the colony are

sterile and function as workers eating

and gathering tubers from the ground so

colonies have convergently evolved on

many occasions but also these colonies

share many other features as well many

having advanced caste systems where they

divide labour up among different members

of the colony that have different body

sizes and shape to help them with their

appointed tasks this is very well

demonstrated among Hymenoptera where the

Queen can be twenty times the size of

the regular workers and sometimes ants

have soldiers that guard the workers

while they are gathering resources that

have massive heads and jaws but nearly

all you social animals have evolved

different castes within their colonies

termites also have convergently evolved

very similar castes ants of soldier

termites but even mole rats have castes

if nowhere near is pronounced as with

ants and termites some members of the

mole rat colonies are known as disperses

that will leave the colonies to find a

mate from another colony to stop

inbreeding these individuals are

distinct from the other members of the

colonies as they usually have more fat

reserves for the journey and are only

interested in mating with individuals

from foreign colonies so this is an

evolutionary pathway that is very common

once animals have evolved into a colony

that is not really seen in any other

types of animals use social colonies are

confusing but they do not define natural

selection as much as you might think

since the 60s it has been argued that

there is a type of natural selection

called kin selection where animals may

evolve to help with the reproductive

success of their close relatives because

they will share a lot of the same genes

and so by helping close relatives they

are actually ensuring the survival of

their own genes just indirectly a study

in 2010 conducted on red squirrels

supported this red squirrels sometimes

adopt orphan squirrel pups and it was

found that they will only do this when

the squirrel pup is a close relative and

this sort of behavior is known across

many species of mammal looking after

their close relatives would mean that

there is more of a chance for the

squirrels genes to survive and so there

would be a Selective pressure for the

squirrel to start caring about the

survival and reproductive success of

their close relatives this would show

how kin selection may have played a part

in the evolution of nearly all social

animals who use social animals took this

a step further in most cases animals

will have siblings that vary in

relatedness because animals usually mate

with several different individuals

throughout their life

however in monogamous animals that only

have one may throughout their life all

of their children will be of the same

relatedness to their siblings as they

are to their own offspring this would

imply kin selection because the animals

would be just as likely to pass all

their genes with their own offspring as

they would be with the reproductive

success of their parents

meaning the Selective pressure to

reproduce would be just as strong as

helping their parents reproduce and this

could be how you social groups got

started and is known as the monogamous

hypothesis as explained Hymenoptera have

organized themselves into colonies on

many different occasions and this may be

because of their very strange way of

determining sex in their offspring a

fertilized egg from an ant or a wasp

will produce a female but if the egg is

left unfertilized it will produce a male

meaning the males are reproduced

asexually this is important because it

means that male Hymenoptera only have

one set of chromosomes whereas female

ants have two like other animals so this

means that unlike other animals that are

equally related to their parents and

offspring as they are to their siblings

I were not reshef 50% of their genes

with their mother and offspring like

most animals but share 75% of their

genes with their siblings this means

that they actually pass on more of their

genes from helping their mother

reproduce more siblings than if they

would produce offspring themselves

creating a big selective pressure for

the reproductive success of other

members of the colony and explains the

abundance of eusocial colonies among

Hymenoptera adding to this many species

of bees will invest less in or even kill

male members of the colony when times

are tough which makes sense seeing as

the female bees will only share 25% of

their genes with the a sexually produced

males eusocial colonies are also usually

centered on extracting a resource that

has a patchy distribution which may be

important for their evolution for

instance termites rely on rotting and

decaying wood naked Mallrats rely on

eating tubers that they dig in their

burrows and the snapping shrimp that

live in colonies rely on a type of

sponge as these resources are focused in

certain spots and are far and few

between the animals would be

disadvantaged to leave as individuals

because they may not be able to find

other resources but would benefit from

forming colonies and sharing the

resource and also these resources would

need to be defended which they would

have a lot more success doing if they

could band together

the exception to this is Hymenoptera

that are usually scavengers or make

their own food and do not rely on a

singular resource that needs protecting

however they may have originally bounded

together to defend their colony from

predators there are species of solitary

be like mason bees that are not used

social that make nests near one another

sometimes even making their nests

communally the key to themselves and

look after their young individually the

benefit of this seems to be that it's

easier to defend their nests from

predators so this may have been what

kick-started the evolution of colonies

in ants and bees if not a singular

resource

hiren Optra have not just organized

themselves into colonies the most amount

of times but they will also wonder the

first known groups of animals to live

this way aunt bee and wasp colonies are

thought to have first started to appear

in the late cretaceous but may have

evolved a lot longer ago than this and

as you social colonies have evolved on

so many separate occasions it is

possible that there may have been other

insects that evolved into colonies

before this but have gone extinct in

northern Myanmar there is a large amount

of amber that dates back to around 99

million years ago that has yielded many

interesting animals like ancient birds

lizards frogs and even a dinosaur tail

however one of the most abundant ancient

animals to find in the amber are insects

and one of the discoveries was of a

hundred million year old bee that was

covered in pollen and had made

adaptations for pollen collection and

carrying there are also ancient ants

that have been found in amber from the

same time period ants and bees evolved

from wasps and during the Cretaceous at

the time when these insects were at

large it would have been when they had

just diverged from them and this can be

seen in these ancient ant specimens that

have many wasp features that modern ants

do not have because they may have lost

them since the Cretaceous because some

ants have been living in new social

colonies for so long they have evolved

some of the most advanced ways of

finding or even growing food as some

species of ants like leaf cutting ants

developed agriculture and this may have

happened at least 30 million years ago

30 million years before humans leaf

cutting ants don't eat the leaves they

cut from parts they feed it to a fungus

they farm and then eat the fungus it is

thought that this started because the

ants may have bought an infected leaf

and the fungus was able to spread to the

other leaves as ants often store their

food for some period of time before

consuming them and as this became a good

food source for the ants they started to

switch to eating the fungus instead of

the leaves the interesting thing is that

these ants have been doing this for so

long that the fungus they eat is a

unique species of fungus not found in

the wild so they have domesticated their

own crop and the ants are so strongly

linked to it the many species of Queen

that go out to form another colony carry

a pellet of fungus with them that they

used to start growing the first food for

that new colony around 35 million years

ago South America started to become a

lot drier this would have meant that the

wild fungus would have retreated leaving

the fungus in the ant colonies that

lived in dry habitats isolated so it

could develop on its own and develop

into its own species this would have

been a similar process to humans taking

crops out of the wild and isolating them

so they can be domesticated now the

fungus relies on these ants because they

have co-evolved and in fact there are

many animals and plants that rely on use

social colonies as there are many large

insectivorous creatures that probably

couldn't find enough sustenance and less

large colonies of insects existed and

now many plants are reliant on

pollination from bees and ants aerate

the soil allowing water and oxygen to

reach plant roots so you social colonies

aren't just a strange outcome of

evolution but since the dinosaurs have

been around have been one of the most

important animals in the world's

ecosystems thank you for watching a big

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