Спровоцировала бурю статья в авг. 26, 2010 номер журнала Nature. Написано математиками из Гарварда Мартином А. Новак и Корина Э. Тарнита и Гарвардский биолог Эдвард О. Уилсона, он поставил под сомнение обоснованность теории инклюзивной приспособленности.
Теория инклюзивного фитнеса, предложенная британским биологом У. D. Гамильтон в 1964 году расширил дарвиновское определение «приспособленности» — успешной передачи организмом своих генов — включив в него гены его родственников.
Это расширение сделало альтруизм на службе у родственников конкурентной стратегией.
В статье Nature под названием «Эволюция эусоциальности» утверждается, что теория инклюзивной приспособленности, которая была краеугольным камнем эволюционной биологии в течение последних 50 лет, дала лишь «скудные» результаты и что математические модели, основанные на стандартной теории естественного отбора, обеспечивают "более простой и превосходный подход."
Это вызвало длительные споры среди биологов-эволюционистов, которые до сих пор не решены. Но в выпуске журнала PLOS Biology от 31 марта Дэвид С. Квеллер, доктор философии, известный биолог-эволюционист Вашингтонского университета в Сент-Луисе.
Луи предлагает выход из тупика.
Квеллер, Спенсер Т. Олин, профессор кафедры биологии, и его соавторы Стивен Ронг, который окончил Вашингтонский университет со степенью бакалавра математики и сейчас является аспирантом Университета Брауна, и Сяоюнь Ляо, бывший научный сотрудник Университета Райса с опытом в математическом моделировании принял модель, которую авторы Гарварда предложили в качестве альтернативы инклюзивной пригодности, и проверил ее, чтобы увидеть, поддерживает ли она утверждения авторов, сделанные в статье Nature.
Это не. «У них была стратегия моделирования, которая должна работать и быть в порядке, но они не были достаточно осторожны, когда заявляли о новых результатах своих моделей», — сказал Квеллер. Но он также утверждал, что две математические модели по сути эквивалентны в том, что они в конечном итоге предсказывают одни и те же результаты.
Инклюзивный фитнес и социальные насекомые
Инклюзивная приспособленность была первоначально разработана для объяснения эусоциальности, крайней формы альтруизма, обнаруживаемой у социальных насекомых, когда не размножающиеся члены колонии отказываются от своего права на размножение и посвящают свою жизнь уходу за потомством одного размножающегося члена.
Теория инклюзивной приспособленности Гамильтона была изобретена, чтобы разрешить этот парадокс, раздражавший даже Дарвина. Гамильтон подсчитал, что бесплодные касты могут развиться, если альтруистическое бесплодие принесет достаточную пользу родственникам, также несущим альтруистический ген.
Родственный отбор и инклюзивная приспособленность быстро стали доминирующим способом размышлений об эволюции общественных насекомых, и их успех в этой области привел к их применению для решения многих других проблем социальной эволюции.
Но гарвардские авторы утверждали, что, хотя «эмпирические исследования эусоциальных организмов процветают, они раскрывают богатые детали кастовой жизни, общения, жизненных циклов колоний и других явлений . . . почти ничего из этого прогресса не было стимулировано или продвинуто теорией инклюзивной приспособленности, которая превратилась в абстрактное предприятие в значительной степени сама по себе."
Квеллер не видел ничего плохого в математических моделях, предложенных гарвардскими авторами в журнале Nature, но был озадачен некоторыми из сделанных ими утверждений. «Я просмотрел их статью, пытаясь сделать выводы, которые, казалось, отличались от выводов, которые вы получаете из теории инклюзивности», — сказал он. «Он остановился на трех утверждениях, которые затем попытался доказать, проводя« эксперименты »с моделями в стиле Гарварда."
Управляют ли общие гены эволюцией социального поведения??
В теории инклюзивной приспособленности взаимосвязь необходима для эволюции эусоциальности. Но авторы из Гарварда утверждали, что это следствие эусоциальности, а не причина. «Как только эусоциальность развивается, колонии состоят из связанных особей, потому что дочери остаются со своими матерями, чтобы вырастить потомство», — писали они.
«Хотя они сказали, что родство не важно, в своих математических моделях они фактически не меняли родство», — сказал Квеллер. «Чтобы проверить их утверждение, мы разрешили некоторое смешение потомков разных матерей до того, как потомство решило остаться в колонии, чтобы помочь ей, или бросить ее и уйти», — сказал он.
«Когда вы« понижаете »взаимосвязь, — сказал он, — это затрудняет развитие эусоциальности, и если вы сведете ее к нулю, вы никогда не получите эусоциальность. Таким образом, различная взаимосвязь в их модели возвращает нас к тому, что, как мы думали, мы уже знали из теории инклюзивной приспособленности."
Королева и рабочие в конфликте?
«Из теории инклюзивной приспособленности следует, что если все члены колонии не являются генетически идентичными, будет область пространства выгод / затрат, где королева и рабочие будут в конфликте», — сказал Квеллер. То, что хорошо для инклюзивной приспособленности одного, может не быть хорошо для инклюзивной приспособленности другого."
Но авторы из Гарварда писали, что «королева и ее работники не сталкиваются со стандартной дилеммой сотрудничества.«Рабочие, по их словам, — это« роботы », созданные королевой как часть ее репродуктивной стратегии, а не независимые агенты.
Но, по словам Квеллера, они тестировали только «модели контроля над потомством» (модели, в которых решение остаться в колонии или покинуть колонию контролировалось генами, экспрессируемыми рабочими).
Чтобы проверить наличие конфликта, Квеллер сравнил модели с агентством потомства с моделями с материнским агентством (где решение остаться, чтобы помочь, контролируется генами, экспрессируемыми королевой).
По его словам, согласно теории инклюзивной приспособленности, эти два случая развиваются совершенно по-разному, и матери извлекают выгоду из потомства, оставшегося дома, в условиях, когда потомству было бы лучше оставить его.
"Итак, как предсказывает теория инклюзивной приспособленности, вы получаете области конфликта, где королева хотела бы, чтобы ее рабочие остались, а рабочие хотят уйти.
Математика говорит, что они не роботы, — сказал Квеллер.
Насколько сложно развивать эусоциальность?
Наконец, писали гарвардские авторы, их модель показала, что для одиночного вида очень трудно эволюционировать, чтобы стать эусоциальным, несмотря на интуитивные преимущества сотрудничества между членами группы.
Это утверждение менее фундаментально, чем два других, сказал Квеллер, и верно, что эусоциальность эволюционировала только 10 или 20 раз в ходе эволюции.
«Но мы также показали, что этот результат основан на сильно предвзятых предположениях», — сказал Квеллерс. «Мы показали, что изменение либо функции пригодности в их модели, либо правила принятия решений работником облегчило достижение эусоциальности. "
«Итак, суть моей статьи, — сказал Квеллер, — в том, что на самом деле нет особых разногласий. То, что мы считали важным с точки зрения инклюзивной теории фитнеса, также отражается в их моделях."
Полностью осознавая иронию борьбы из-за самоотверженности, он надеется, что его утверждение о том, что модели дуэлей по сути эквивалентны, поможет разрешить спор.