Дуэль математических моделей поддерживает господствующую теорию генетики альтруизма
В 2010 году статья математиков Мартина А. Новака и Корины Э. Тарниты и биолога Эдварда О. Уилсона в Nature поставила под сомнение теорию совокупной приспособленности (inclusive fitness theory), предложенную У. Д. Гамильтоном в 1964 году. Эта теория расширяет дарвиновское определение «приспособленности», включая гены родственников, и объясняет эволюцию альтруизма.
Авторы статьи в Nature утверждали, что теория совокупной приспособленности дала «скудные» результаты, а модели на основе стандартной теории естественного отбора предлагают «более простой и превосходный подход». Это вызвало затяжную дискуссию среди эволюционных биологов.
В новом исследовании в PLOS Biology Дэвид К. Квеллер и его коллеги проверили модель, предложенную гарвардскими авторами в качестве альтернативы. Они обнаружили, что она не поддерживает их ключевые утверждения, а, напротив, предсказывает те же результаты, что и теория совокупной приспособленности.
Проверка трёх ключевых утверждений
Родство как причина или следствие? Гарвардские авторы утверждали, что генетическое родство — это следствие, а не причина эусоциальности (крайнего альтруизма, как у общественных насекомых). Однако, когда Квеллер «снизил» родство в их же модели, эусоциальность становилась труднодостижимой, а при нулевом родстве — невозможной. Это подтверждает важность родства как причины, как и предсказывает теория совокупной приспособленности.
Конфликт между маткой и рабочими? Авторы Nature описывали рабочих как «роботов», действующих в интересах матки без конфликта. Квеллер сравнил модели, где решение остаться в колонии контролируется генами рабочих, с моделями, где это контролируется генами матки. Как и предсказывает теория совокупной приспособленности, в двух случаях эволюция шла по-разному, обнаруживая регионы конфликта, где матке выгодно, чтобы рабочие оставались, а рабочим — чтобы ушли.
Насколько сложна эволюция эусоциальности? Утверждение о чрезвычайной сложности такого перехода оказалось зависимым от специфических допущений модели. Изменение функции приспособленности или правила принятия решений рабочими в модели делало эволюцию эусоциальности более достижимой.
Вывод Квеллера: «По сути, разногласий не так уж много. То, что мы считали важным в теории совокупной приспособленности, оказывается важным и в их моделях». Обе математические модели в конечном итоге эквивалентны и предсказывают одинаковые результаты.