Эволюционная биология была определена Чарльзом Дарвином, но у него были свои критики, такие как Альфред Рассел Уоллес, который дополнил теорию эволюции, какой мы ее знаем сегодня.
Теперь искусственный интеллект внес свой вклад в эти дебаты благодаря исследованию недавнее исследование из Университета Эссекса опубликованы в журнале Communications Biology.
Дарвин и Уоллес спорили о том, чем обусловлено удивительное разнообразие, которое мы наблюдаем в природе, в частности поразительные различия между самцами и самками одного и того же вида.
Сильный половой диморфизм и дихроматизм часто наиболее заметен у насекомых и птиц.
Дарвин предположил, что часто вычурная внешность самцов одного вида является результатом полового отбора, когда самки выбирают себе партнеров, руководствуясь эстетическими предпочтениями.
Уоллес, однако, возразил, что естественный отбор, действующий на оба пола, был главной силой, формирующей эти различия.
Доктор Дженнифер Хойал Катхилл из Университета Эссекса и ее команда отправились на поиски секретов эволюции потрясающих бабочек из группы птичьих крыльев.
В роли доктора Хойала Катхилла объясняется в блогеВпервые мы можем измерить видимые масштабы эволюции, чтобы проверить, насколько велика вариативность в различных биологических группах и среди самцов и самок".
Как проходило исследование
Исследователи использовали искусственный интеллект для анализа впечатляющих 16 000 фотографий бабочек-птицеедов, представляющих 35 видов и 131 подвид, из Музея естественной истории в Лондоне.
Вот процесс:
- Курирование и оцифровка: Обширная коллекция бабочек-птицеедов музея была тщательно проанализирована и оцифрована, что позволило получить высококачественные фотографии как мужских, так и женских особей.
- Обучение искусственному интеллекту: Исследователи обучили алгоритм ИИ под названием ButterflyNet распознавать и группировать изображения на основе их визуального сходства, что позволило ИИ выявить закономерности и вариации среди бабочек.
- Встраивание и анализ: ButterflyNet создала многомерное "пространство бабочек", где похожие изображения были сгруппированы вместе, что позволило исследователям изучить эволюционные связи и различия между видами и полами.
- Генетическая валидация: Чтобы подтвердить биологическую значимость выводов ИИ, машинные вкрапления были сопоставлены с генетическими данными, что обеспечило соответствие эволюционной истории бабочек-птицеедов.
- Количественная оценка половых различий: Команда разработала новый показатель под названием "разница половых различий" для количественной оценки степени различий между самцами и самками, что дает представление о вкладе каждого пола в общее разнообразие.
Результаты исследования подтвердили теории Дарвина и Уоллеса.
Самцы бабочек-птицеедов в целом демонстрируют более четкие формы и узоры по сравнению с самками, что соответствует дарвиновской идее полового отбора.
Однако исследование также выявило значительные различия между самками, особенно в роде Troides.
В частности, некоторые самки бабочек демонстрировали большее разнообразие, чем их самцы, что подтверждает гипотезу Уоллеса о том, что естественный отбор может вызвать дивергенцию фенотипов самок.
Доктор Хойал Катхилл объяснил результаты исследования: "Птицекрылок называют одними из самых красивых бабочек в мире. Это исследование дает нам новое представление об эволюции их замечательного, но находящегося под угрозой исчезновения разнообразия".
Она добавляет: "Высокое видимое разнообразие среди самцов бабочек подтверждает реальную значимость полового отбора при выборе самкой пары для разнообразия самцов, как первоначально предположил Дарвин. Случаи, когда самки бабочек более разнообразны, чем самцы их вида, подтверждают дополнительную, важную роль естественно отобранных женских вариаций в межвидовом разнообразии, как предположил Уоллес".
Это не первый случай применения ИИ в эволюционной биологии. Не так давно исследователи из Университета штата Колорадо разработали систему искусственного интеллекта для Изучите, как общаются слоны.
Исследователи обнаружили, что слоны называют друг друга по именам, подобно людям.
Один из краеугольных камней теории эволюции Дарвина заключался в том, что животные, как и люди, развивали такие навыки, как язык, для того, чтобы выжить.
Авторы исследования рассказали, что слоны, вероятно, выработали схожие с людьми методы общения из-за необходимости социализироваться и работать вместе в группах.
Доктор Хойал Катхилл из Школы наук о жизни сказал: "Это захватывающее время, когда машинное обучение позволяет проводить новые крупномасштабные исследования давних вопросов эволюционной науки".
