Теория игр и экономика показывают, как направить эволюцию в лучшее русло
Поведение человека движет эволюцией биологических организмов, что может пагубно сказаться на благосостоянии людей. Понимание стимулов людей в таких ситуациях необходимо для выявления политик и стратегий, улучшающих эволюционные исходы. В новом исследовании, опубликованном 16 ноября в открытом журнале PLOS Biology, исследователи под руководством Троя Дэя из Университета Куинс и Дэвида МакАдамса из Университета Дьюка применяют инструменты экономики и теории игр к управлению эволюцией.
От устойчивых к антибиотикам бактерий, угрожающих нашему здоровью, до устойчивых к инсектицидам вредителей сельскохозяйственных культур, которые могут подорвать глобальное производство продовольствия, — мы сталкиваемся с вредными последствиями нашего неумения эффективно управлять эволюцией биологического мира. Как объясняет Дэй: «Моделируя совместные экономические и эволюционные последствия действий людей, мы можем определить, как лучше всего стимулировать поведение, которое эволюционно желательно».
Центральным элементом нового анализа является простая математическая формула, определяющая, когда у врачей, фермеров и других «менеджеров эволюции» будет достаточно стимулов для рационального управления биологическими ресурсами под их контролем, взвешивая краткосрочные затраты на такое управление против долгосрочных выгод от отсрочки неблагоприятной эволюции.
Например, когда пациент поступает в отделение неотложной помощи, его обследование на наличие опасной супербактерии требует затрат, но защищает будущих пациентов, позволяя изолировать носителей. Будет ли само учреждение заинтересовано в скрининге, зависит от того, как оно оценивает эти затраты и выгоды.
Исследователи развивают математическую модель, применяя теорию игр, которая анализирует, как решения отдельных людей взаимосвязаны и могут влиять друг на друга — например, врачей в одном учреждении, чьи пациенты могут заражать друг друга, или фермеров, выращивающих кукурузу на соседних полях. Их анализ с позиций теории игр выявляет условия, при которых результаты можно улучшить с помощью политик, меняющих стимулы или способствующих координации.
«В примере с устойчивыми к антибиотикам бактериями больницы могли бы прилагать дополнительные усилия для контроля распространения супербактерий с помощью таких методов, как отслеживание контактов в сообществе, — говорит МакАдамс. — Это повлечет дополнительные издержки, и в одиночку у больницы, скорее всего, не будет стимула это делать. Но если бы каждая больница предприняла этот дополнительный шаг, все они могли бы получить коллективную выгоду от замедления распространения этих бактерий. Теория игр дает систематический способ обдумать такие возможности и максимизировать общее благосостояние».
«Эволюционные изменения в ответ на вмешательство человека, такие как эволюция устойчивости в ответ на лечение лекарствами или эволюционные изменения в ответ на сбор урожая, могут иметь значительные экономические последствия, — добавляет Дэй. — Мы определяем условия, при которых экономически выгодно использовать затратные стратегии, ограничивающие эволюцию и тем самым дольше сохраняющие ценность биологических ресурсов».