Эволюция альтруизма

Все категории:

Философ Джонатан Бёрч об альтруизме у амеб, правиле Гамильтона и «гене зеленой бороды»

Биологический альтруизм — поведение, которое мы наблюдаем в живой природе, когда животное снижает свои шансы к размножению и приносит выгоду другим животным, благодаря чему они повышают свои шансы к размножению.

Биологический альтруизм у муравьев и одноклеточных

Самый известный пример таких животных — муравьи. Это поразительно социальные существа. В самых сложных социальных видах, так называемых эусоциальных, есть матки и работники, и вся жизнь работников — процесс их развития и поведение — направлена на выращивание личинок матки. Они не выращивают собственное потомство, а ухаживают за потомством другого организма — матки. У муравьев это доходит до поразительной крайности: у некоторых видов рабочие по сути превращаются в живые кормушки — они просто свисают вверх ногами с потолка в муравейнике и запасают в своих телах огромное количество жидкой пищи, которой могут питаться личинки. Такие муравьи всю жизнь являются живым продовольственным складом — это невероятное самопожертвование.

Есть и другой вид муравьев, для которых характерно такое поведение: когда в конце дня повышается риск, что хищники ночью нападут на гнездо, некоторые муравьи запечатывают вход в муравейник снаружи. Сами они остаются снаружи и не могут попасть в муравейник, поэтому умирают ночью от холода. Но колония внутри муравейника выживает. Все выглядит так, как будто эти муравьи остались на холоде, чтобы пожертвовать собой и спасти остальную колонию.

Это примеры биологического альтруизма, но это не значит, что в таком поведении есть психологическая составляющая и что муравьями в самом деле движет беспокойство за других. Когда речь идет о биологическом альтруизме, мы говорим только о том, что такое поведение снижает шансы на размножение одного муравья и ощутимо увеличивает шансы на размножение у другого. Такой биологический альтруизм мы видим повсюду в природе, даже у одноклеточных микроорганизмов.

Один из моих любимых примеров биологического альтруизма можно найти у амеб Dictyostelium discoideum. Большую часть своего жизненного цикла они ведут себя как обычные амебы: это просто одноклеточные организмы, живущие в почве. Но когда еды начинает не хватать, они определяют, сколько других амеб живет вокруг них, и если их оказывается много, то все они агрегируют в один слизнеподобный псевдоплазмодий (это что-то вроде подвижного слизня) и дальше движутся в направлении света и тепла. Этот псевдоплазмодий действительно выглядит как слизень, как будто десятки тысяч амеб собрались вместе и сформировали многоклеточный организм. Это просто невероятно. 

Затем, когда они добираются до подходящего места, происходит еще более поразительная вещь: они формируют плодовое тело, и примерно пятая часть амеб жертвует собой, чтобы организовать твердую подставку. Таким образом, эти 20% умирают, образуя подставку плодового тела, чтобы оставшиеся 80% могли забраться на нее и наверху образовать споры — тогда эти споры разлетятся по воздуху и приземлятся где-то еще, где, можно надеяться, будет чуть больше тепла, света и пищи, чем там, откуда эти амебы пришли. Эти бедные амебы в подставке плодового тела — такие же альтруисты, как муравьи: они жертвуют собой, чтобы другие амебы могли размножиться. 

Альтруизм и теория эволюции путем естественного отбора

Возникает вопрос: как возникло такое поведение? Может ли оно вообще появиться в рамках дарвиновской теории эволюции путем естественного отбора? Можно подумать, что эволюция путем естественного отбора — это процесс жестокой конкуренции, когда особи борются за выживание. Как говорил Спенсер, выживает сильнейший, каждый здесь сам за себя, животные просто пытаются выжить и размножиться за счет остальных. Тем не менее у амеб, муравьев и многих других видов мы видим, как одни животные помогают другим. 

Как это можно увязать с логикой дарвинизма? Думаю, ответ на этот вопрос нашел Уильям Гамильтон в 1960-е годы. Он работал в Лондоне, в частности в лаборатории Гальтона в Университетском колледже Лондона и Лондонской школе экономики и политических наук. В начале 1960-х годов у него возникла невероятно влиятельная идея, вдохновение для которой он почерпнул в двух источниках. Первый из них — работы Рональда Эйлмера Фишера, одного из создателей эволюционной биологии в том виде, в каком мы ее знаем, — великий гений, основавший область популяционной генетики. В книге «Генетическая теория естественного отбора» Фишер вскользь заметил: «Неужели не странно, что некоторые виды насекомых кажутся хищникам невкусными? Насекомое ничего не выигрывает от того, что оно невкусное, поскольку к тому моменту, когда оно попадает в пасть к хищнику, оно уже мертво — быть невкусным ему ничего не дает». А потом Фишер говорит: «Да, ему самому это ничего не дает, но это помогает его родственникам, поскольку хищник с меньшей вероятностью съест родственников насекомого, которое он только что съел и нашел до крайности невкусным. Здесь есть эволюционный стимул быть невкусным, хотя, если бы насекомое выжило, он был бы вдвое больше».

Вторым ученым, который повлиял на Гамильтона, был Джон Бёрдон Сандерсон Холдейн — еще одна ключевая фигура синтетической теории эволюции, современной эволюционной биологии. О Холдейне есть одна история (не знаю, правда это или нет, но я думаю, что правда). Однажды он был в пабе недалеко от Университетского колледжа Лондона, этот паб назывался «Апельсиновое дерево», и он там пил со своими аспирантами, одним из которых был сам Джон Мейнард Смит, который позднее стал выдающимся эволюционным биологом. И кто-то спросил Холдейна, что с точки зрения эволюции нужно, чтобы побудить его прыгнуть в реку и спасти тонущего незнакомца. Холдейн сел, на коленке что-то пару минут посчитал и ответил: «Я прыгну в реку, чтобы спасти двух братьев или восемь кузенов». То есть даже в рамках безжалостного дарвиновского процесса естественного отбора организмы могут иногда чувствовать побуждение помогать друг другу, помогать своим генетическим родственникам, и сила этого побуждения прямо пропорциональна их генетической близости. Таким образом, с эволюционной точки зрения побуждение помочь своим братьям и сестрам сильнее, чем побуждение помочь кузенам.

Гамильтон взял эту идею у Фишера и независимо от Холдейна развил ее в мощную математическую теорию — сейчас ее часто называют теорией инклюзивной приспособленности. Гамильтон показал, что базовые идеи Фишера и Холдейна можно сформулировать в удивительно простом математическом выражении — сейчас оно известно как правило Гамильтона. Оно гласит, что альтруизм сохраняется при естественном отборе, когда выполняется условие rB > C, где C — это цена, которую платит альтруист, измеренная в том, насколько он жертвует своим размножением, — это репродуктивный выигрыш, обеспеченный альтруистом матке или другому организму, опять же измеренный в единицах репродуктивного успеха, а r — это коэффициент родства, то есть степень генетического сходства организмов по сравнению с двумя случайными организмами популяции.

В последние 50 лет было много споров о том, прав ли Гамильтон или нет, верно ли его правило или нет. Большая часть моей книги «Философия социальной эволюции» посвящена этим спорам и связанной с идеями Гамильтона полемике. Многие люди смотрят на правило rB > C и думают: «Как все может быть настолько просто? Как математика альтруизма может свестись к этому элементарному выражению, обычному вычислению затрат и выгод?» Они считают, что это слишком просто.

Я думаю, что в целом это правило верно, но с несколькими оговорками. Прежде всего, важно понимать, что понятие близости здесь нужно интерпретировать очень широко и не ограничиваться только семейными связями: под ним нужно понимать генетическое сходство, то есть насколько вы генетически похожи на потенциального бенефициара.

Иногда это генетическое сходство может возникнуть и вне семейных связей. Ричард Докинз в книге «Эгоистичный ген» пишет о «гене зеленой бороды». Ген зеленой бороды оказывает три эффекта: вызывает у организма с этим геном рост зеленой бороды, затем побуждает этот организм искать других индивидов с зеленой бородой, а после побуждает организм проявлять альтруизм по отношению к индивидам с зеленой бородой. Таким образом, он вызывает альтруизм, и этот альтруизм необязательно направлен на близких родственников — он направлен на организмы с зелеными бородами. Но Докинз утверждает, что этого достаточно и такой ген может распространиться в результате естественного отбора благодаря пользе от альтруистического поведения особей с геном зеленой бороды по отношению к другим особям с тем же геном. Именно так следует понимать коэффициент родства: не как семейное родство, а как сходство генома организмов в определенных важных участках.

Правило rB > C дает нам очень краткое описание сложного эволюционного процесса. Тот факт, что условия удовлетворяют этому правилу в один момент, не гарантирует, что так будет в другой момент. Кроме того, не стоит воспринимать его так, как будто оно полностью объясняет, почему альтруизм существует в живой природе. Это общий принцип, на основании которого мы сможем проводить дальнейшие исследования экологических процессов, которые формируют положительный или положительный или возмещают затраты альтруиста. Так что это только исходная точка для дальнейших исследований природного явления, а не единственное великое объяснение всего на свете. Тем не менее Гамильтон дал нам ответ: он объяснил, как альтруизм уживается с логикой дарвинизма.

0 Shares:
Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

You May Also Like