Дарвин был озадачен сотрудничеством в природе — оно напрямую противоречило естественному отбору и идее выживания наиболее приспособленных. Но за последние десятилетия эволюционные математики использовали теорию игр, чтобы лучше понять, почему взаимное сотрудничество сохраняется, когда эволюция должна благоприятствовать корыстным мошенникам.
На базовом уровне сотрудничество процветает, когда затраты на сотрудничество низкие, а выгоды большие. Когда сотрудничество становится слишком дорогим, оно исчезает — по крайней мере, в сфере чистой математики. Симбиотические отношения между видами — например, между опылителями и растениями — более сложны, но следуют схожим закономерностям.
Однако новое моделирование , опубликованное сегодня в PNAS Nexus, добавляет изюминку в эту теорию, указывая на то, что кооперативное поведение между видами может нарушаться в ситуациях, когда, по крайней мере теоретически, оно должно процветать.
«Поскольку мы начали улучшать условия сотрудничества в нашей модели, частота взаимовыгодного поведения у обоих видов увеличилась, как и ожидалось», — говорит доктор Кристоф Хауэрт, математик из Университета Британской Колумбии, изучающий эволюционную динамику.
«Но по мере того, как частота сотрудничества в нашей симуляции становится выше — ближе к 50% — внезапно происходит раскол. Больше кооператоров объединяются в один вид и меньше в другой — и эта асимметрия продолжает усиливаться по мере того, как условия для сотрудничества становятся более благоприятными».
Хотя подобное «нарушение симметрии сотрудничества» между двумя популяциями уже моделировалось математиками ранее, это первая модель, которая позволяет особям в каждой группе взаимодействовать и объединять усилия более естественным образом.
Доктор Хауэрт и его коллега доктор Дьёрдь Сабо из Венгерской исследовательской сети использовали вычислительные пространственные модели для размещения особей двух видов на отдельных решетках лицом друг к другу. Это позволяет кооператорам формировать кластеры и снижать свою подверженность (и эксплуатацию) мошенникам за счет более частого взаимодействия с другими кооператорами.
«Поскольку мы выбрали симметричные взаимодействия, уровень кооперации одинаков в обеих популяциях», — говорит доктор Хауэрт. «Кластеры по-прежнему могут формировать и защищать кооператоров, но теперь их нужно синхронизировать по решеткам, потому что именно там происходят взаимодействия».
«Странное нарушение симметрии при взаимодействии показывает параллели с фазовыми переходами в магнитных материалах и подчеркивает успешность подходов, разработанных в статистической физике и физике твердого тела», — говорит доктор Сабо.
«В то же время модель проливает свет на резкие изменения в поведении, которые могут существенно повлиять на взаимодействия в сложных живых системах».
