Każdy z nas zna głos kukułki, każdy z nas wie również, że ptaki te są pasożytami lęgowymi, nie budują gniazd i nie wysiadują jaj, lecz podrzucają je do obcych gniazd. Jednak czy wiecie, że kukułka (Cucculus canorus) jest jednym z ponad stu gatunków ptaków żyjących na Ziemi podrzucających własne jaja do gniazd ptaków innych gatunków? Liczba ta wydaje się duża, ale czy nie zdziwi bardziej fakt, że w chwili obecnej znamy ponad 200 gatunków ptaków, których samice składają własne jaja do gniazd innych samic tego samego gatunku? Co więcej, ludzie badający to zjawisko u ptaków twierdzą, iż jest to dopiero wierzchołek góry lodowej i dokładne badania behawioralne połączone z analizami molekularnymi pozwolą dopisać kolejne gatunki do tej listy.

Podrzucanie własnego potomstwa na wychowanie innym niewiele ma wspólnego z normami etycznymi stosowanymi przez ludzi, ale przecież cały świat ożywiony ma to do siebie, że składa się z istot, których przodkowie potrafili zdobyć niezbędną dla nich ilość zasobów i część z nich ulokować w następnym pokoleniu. Tylko część potomstwa wydawanego na świat przez organizmy żywe zdoła przeżyć i wydać na świat kolejne generacje. A więc prosta zasada prawdopodobieństwa podpowiada, że większa liczba potomstwa zwiększa szanse przetrwania choć części z nich.

W jaki sposób ptaki potrafią zwiększać liczbę piskląt wydawanych na świat? Samce mogą po prostu angażować się w kojarzenia z dużą liczbą samic, nawet w przypadku gatunków ptaków behawioralnie monogamicznych (a więc takich, które łączą się w trwałe pary i razem wychowują pisklęta z własnego gniazda) i jak pokazano w wielu badaniach jest to raczej normą niż wyjątkiem. Natomiast w przypadku samic zwiększenie liczby własnego potomstwa nie jest proste. Jak już w połowie ubiegłego wieku stwierdzono eksperymentalnie – u typowych gniazdowników, a więc ptaków, których pisklęta klują się nagie i niedołężne, wielkość lęgu limitowana jest nie przez możliwość złożenia określonej liczby jaj przez samicę, a przez możliwość wykarmienia określonej liczby piskląt. Ważna jest także fizyczna możność inkubacji tylko określonej liczby jaj. W okresie wysiadywania ptakom wypadają pióra z okolic brzucha i klatki piersiowej – są to tak zwane plamy lęgowe, które pozwalają skutecznie ogrzewać jaja w gnieździe. Ograniczona wielkość tych plam – typowa dla gatunku i zależna od wielkości przeciętnego lęgu – prowadzi do tego, że jeśli w gnieździe pojawi się nadmiar jaj, będą one niedogrzane, a to z kolei wydłuży okres ich inkubacji.

Pasożytnictwo lęgowe

Gatunek, który badałem, mewa śmieszka (Larus ridibundus) należy do dość dobrze poznanej grupy ptaków. Jest to ponad 60 gatunków związanych z wybrzeżami morskimi, choć obecnie rozprzestrzenionych również na śródlądziu. Mewy śmieszki są dosyć długowieczne – znane są przypadki osiągania przez nie wieku nawet trzydziestu kilku lat, jest to dość ważne, bo umożliwia im stosowanie różnych strategii reprodukcyjnych w trakcie życia, w zależności od warunków środowiska panujących w danym sezonie rozrodczym. Śmieszki zazwyczaj składają w ciągu sezonu jeden lęg złożony z trzech jaj. Jak pokazały eksperymenty, wielkość lęgu nie wynika z możliwości wytworzenia ograniczonej liczby jaj, samica będąca w dobrej kondycji potrafi złożyć ich nawet kilkanaście. To możliwości wykarmienia konkretnej liczby piskląt przez parę rodzicielską powodują, że większe lęgi nie mają racji bytu.

Badając zagadnienia związane z rozrodem tych ptaków, zaobserwowałem szereg symptomów, które zasugerowały mi, że w gniazdach śmieszek pojawiają się czasami jaja innych samic. Szukając odpowiedzi na pytania, które pojawiły się w związku z moimi obserwacjami, przewertowałem literaturę dotyczącą pasożytnictwa lęgowego w obrębie gatunku, ale nie znalazłem wyjaśnienia, dlaczego występuje ono u mew. Dowiedziałem się natomiast, iż ta alternatywna strategia rozrodcza jest obserwowana także u wielu gatunków owadów i ryb. Jej występowanie u ptaków tłumaczone jest za pomocą kilku różnych teorii. Jedną z nich jest wyjaśnienie adopcji jaj korzyściami dla gospodarza wynikającymi z powiększania lęgu, kiedy to np. ryzyko drapieżnictwa spada wraz ze wzrostem liczby piskląt wodzonych przez daną samicę. Inną możliwością jest „wyścig zbrojeń”, podobny do tego, jaki obserwujemy w przypadku pasożytnictwa międzygatunkowego, kiedy pasożyt podrzuca jaja, starając się oszukać gospodarza gniazda, a gospodarz próbuje je usuwać poza gniazdo. Wreszcie pasożytnictwo – w rzadkich przypadkach – tłumaczy dobór krewniaczy, który faworyzuje akceptację jaj krewniaków i odrzucanie jaj obcych.

Za wstępny cel moich badań postawiłem sobie sprawdzenie, czy symptomy, które zaobserwowałem, rzeczywiście wskazywały na obecność w jednym gnieździe jaj różnych samic oraz określenie, jak często takie lęgi występują w różnych koloniach śmieszki. Jednak najważniejsze pytanie, na które chciałem znaleźć odpowiedź, dotyczyło wyjaśnienia podstaw utrzymywania się tej strategii w koloniach śmieszki.

Sztuczne jaja

Pierwszy cel zrealizowałem stosunkowo łatwo, stosując specyficzną metodę rozdziału albumin białka jaj za pomocą elektroforezy wysokonapięciowej na żelu z ustalonym gradientem pH. Metoda ta pozwala na ustalenie „proteinowego odcisku palca” samicy składającej jajo, z którego pobrałem niewielką próbkę białka i daje powtarzalne wyniki, a jednocześnie nie wpływa niekorzystnie na rozwój pisklęcia w próbkowanym jaju. Częstość występowania strategii pasożytnictwa była różna w trzech badanych przeze mnie koloniach i wahała się od 13 do 50 proc. badanych gniazd. Różnice te mogą zależeć od wielkości kolonii, ilości pokarmu czy też nasilenia drapieżnictwa.

Kolejnym etapem badań było stwierdzenie, czy ptaki potrafią rozróżnić jaja obce od własnych. W tym celu wykonałem sztuczne jaja z wosku i gipsu malowane podobnie do jaj śmieszki, które następnie podrzucałem do gniazd przypadkowo wybranych ptaków. Co zaskakujące – przeważająca większość tych „jaj” została zaakceptowana. Wyniki kolejnego eksperymentu, polegającego na czasowej podmianie jaj między gniazdami śmieszki, potwierdziły, iż z reguły nie wyrzucają one obcych jaj. Teorię „wyścigu zbrojeń” mogłem więc wstępnie odrzucić – samica śmieszki akceptuje podrzucane jaja, nawet w koloniach, w których pasożytnictwo jest bardzo częste.

W takiej sytuacji musiałem sprawdzić, czy pasożytnictwo nie przynosi strat w sukcesie reprodukcyjnym gospodarzy akceptujących obce jaja. Porównałem więc wielkość zniesień samic, których lęgi nie zawierały obcych jaj, z takimi, które wysiadywały obce jaja. Okazało się, że sukces reprodukcyjny samicy, która zaakceptowała jajo, jest obniżany poprzez to, że znosiła ona mniej jaj w porównaniu z samicą niewysiadującą jaj pasożyta. Jednocześnie zdarzało się, że pasożyty składały czasem więcej niż jedno jajo. Czyli nawet w przypadku, gdy samica−gospodarz złożyła tylko dwa jaja, zamiast trzech, to wysiadywała ona lęg większy niż typowy. Pociągało to za sobą konsekwencje, które opisałem już wyżej, a ponadto taka samica ponosiła znacznie większe koszty inkubacji takiego lęgu w porównaniu z lęgiem typowym. Aby podkreślić, że koszty te są niebagatelne, powiem, iż zasoby energetyczne niezbędne do wysiedzenia jednego jaja u mew pozwoliłyby samicy przeżyć ponad trzy dni. W świetle tych wyników, odrzuciłem wyjaśnienie o czerpaniu przez samicę−gospodarza korzyści przewyższających nakłady poniesione na wychowanie podrzuconych jaj i piskląt.

Swój – obcy

Pozostało mi zatem sprawdzić ostatnią ewentualność – może to dobór krewniaczy uzasadnia akceptację jaj krewniaczek? Po pierwsze należało określić stopień pokrewieństwa między samicami, które złożyły badane przeze mnie jaja. Posłużyły mi do tego profile białkowe, uzyskane z rozdziału albumin, jako że białko jaj składa się wyłącznie z substancji wytworzonych przez jajowód samicy. Porównując pokrewieństwo między wszystkimi badanymi samicami, wyższe wartości stwierdziłem w przypadku samic gnieżdżących się w tych samych koloniach. Co więcej, w koloniach lęgowych zauważyłem tendencję do gnieżdżenia się spokrewnionych ze sobą samic blisko siebie, choć bardzo często były to grupy złożone z 2−3 spokrewnionych samic gnieżdżących się razem z innymi spokrewnionymi ze sobą samicami.

Gdy obserwowałem taki obraz, nie zdziwił mnie wynik kolejnej analizy: samice−gospodarze oraz samice−pasożyty były ze sobą bliżej spokrewnione aniżeli dwie przypadkowe samice z danej kolonii lęgowej. Czy fakt ten nie mógłby być efektem tendencji opisanej wyżej? Skoro spokrewnione samice budują gniazda blisko siebie, to jeśli jakaś podrzuca jajo innej samicy, przez przypadek częściej ma szanse podrzucić je krewniaczce gnieżdżącej się w pobliżu aniżeli obcej. Jednak porównanie pokrewieństw samic z najbliższego sąsiedztwa i samic−gospodarzy oraz samic−pasożytów pokazało, że pasożyt nieprzypadkowo wybiera gniazda, do których podrzuca jaja. Są to gniazda samic bardziej spokrewnionych aniżeli wyniosło pokrewieństwo samic z sąsiedztwa. Co równie ciekawe, nieliczne przypadki wyrzucenia podrzuconego jaja poza gniazdo miały miejsce tylko wtedy, gdy samice−pasożyty i samice−gospodarze nie były bliskimi krewniaczkami.

Wyjaśnienia tego zjawiska można szukać na zasadzie analogii do innych gatunków. U gągoła (Bucephala clangula) samica−gospodarz przegania z okolicy gniazda inne samice, gdy nie są one z nią spokrewnione, ale gdy do jej gniazda próbuje się dostać siostra czy też matka, samica spokojnie siada na gałęzi obok dziupli i pozwala „obcej” znieść jajo. W przypadku śmieszki ptaki również potrafią rozpoznawać swoje rodzeństwo, rodziców od innych ptaków z kolonii. Można więc przypuszczać, że samica−gospodarz dokładnie wie, czy pasożytem jest krewniaczka, czy obca i w zależności od tego może ją dopuścić w pobliże gniazda bądź nie. Przecież ostatecznie może usunąć z gniazda obce jaja, tak jak potrafią to robić np. łyski amerykańskie (Fullica americana).

Mimo że w trakcie badań udało mi się zrealizować postawione na początku cele, to w efekcie powstało dużo więcej nowych pytań i ciekawych wątków do wyjaśnienia. I tak na przykład nie udało mi się ustalić, czy bycie gospodarzem wyklucza bycie pasożytem. Nie wiem również, jaka może być rola samca w przypadku akceptacji jaj, a jest to ważne wtedy, gdy obie płcie zajmują się inkubowaniem jaj. Wyniki moich badań pokazały również, że nawet w przypadku gatunków, które wydają się gruntownie zbadane, tak jak mewy, dokładne obserwacje terenowe połączone z nowymi metodami badań laboratoryjnych mogą prowadzić do zupełnie nowych odkryć.