Scisne ?
Альтруизм определяется генами
Альтруизм заложен в гены позвоночных. Более того, биологам удалось распознать в генах признаки «зеленой бороды» эффекта, благодаря которому альтруисты узнают друг друга, что и помогает им отбиться от агрессоров и обеспечить себе потомство.
Изучение пятнистых ящериц Uta stansburiana (side-blotched lizard) внесло некоторую ясность в давнюю загадку: как возникают альтруизм и сотрудничество.
Оказалось, что особенности совместной деятельности и группового поведения могут быть запрограммированы в генах. Группа ученых Калифорнийского университета в Санта-Крузе впервые показала, что так называемый «эффект альтруизма к зеленой бороде» одно из базовых понятий эволюционной биологии присутствует у позвоночных животных и в реальности, а не только в теории. Статья, посвященная открытию, 9 мая появится в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Руководитель исследований профессор Барри Синерво рассказал, что в статье описаны неродственные самцы ящериц, которые вступают в своеобразные товарищества для защиты своей территории. Партнерство часто оказывается взаимовыгодным, позволяя участникам вместе дать жизнь большему числу продолжателей рода, чем по отдельности. Правда, часто случается, что самец, больше уделяющий внимания защите группы от агрессии со стороны других ящериц, производит меньше потомства, чем его партнер.
Такой тип сотрудничества, когда мужчина делит все беды с другим, неродственным ему партнером, а тот пользуется всеми выгодами, называется «истинным альтруизмом». Цикл жизни ящериц составляет год, поэтому платой за альтруизм может стать угасание рода самого альтруиста.
Смысл возникновения такого рода сотрудничества в ходе эволюции непонятен система оказывается крайне уязвимой для мошенников или изменников. Извлекая пользу для себя, они не отплачивают партнеру тем же, что, по идее, должно бы «окупаться» сторицей и быть предпочтительнее с точки зрения естественного отбора. «Эффект зеленой бороды» один из способов обойти противоречие.
Понятие «зеленой бороды» ввел британский эволюционист Уильям Гамильтон, а популяризировал Ричард Докинз в книге «Эгоистичный ген». Докинз и придумал иллюстрировать сложное теоретическое понятие наглядным гипотетическим примером, в котором зеленая борода служит маркером. Маркер позволяет людям носителям гена сотрудничества узнать собратьев носителей того же гена. Ген «зеленой бороды» должен нести три функции: сигнальную (заметить «своего»), опознавательную (добиться обоюдного опознания) и коммуникативную (обеспечить совместное поведение зеленобородых). Открытие такого гена автоматически вывело бы «эффект зеленой бороды» из области умозрений, «овеществило» бы теоретические выкладки.
Фактически, ген альтруизма и открыли в Санта-Крузе.
По словам самого Докинза, «теория эгоистичного гена — это теория Дарвина, сформулированная иным способом», взгляд на нее «с точки зрения гена», в 1960-х окончательно выстроенный У. Гамильтоном и Дж. Уильямсом и позднее усовершенствованный Дж. Прайсом. Многие признавали Гамильтона самым выдающимся мыслителем-эволюционистом со времен Дарвина. Он предложил альтернативу принципу группового отбора — теорию семейственного альтруизма или родственного отбора. Суть ее в том, что альтруизм, как бы он ни проявлялся, всегда направлен на генетических родственников, а любая форма эволюционной приспособляемости, в том числе и самопожертвование, — результат естественного отбора. Помимо подсчета потомков одной особи необходимо математически оценить потомство ее родственников в зависимости от степени родства. По идее Гамильтона, решающее значение имела выживаемость определенных генов, а вовсе не выживаемость конкретных особей, обладавших этими генами. Гамильтон также был убежден, что истинное бескорыстие не встречается почти никогда, и сам мог назвать лишь двух «кандидатов» в альтруисты — мать Терезу и своего друга, американского ученого Джорджа Прайса.
Как установили калифорнийские ученые, в популяции пятнистых ящериц Uta stansburiana «зеленобородыми» стали особи с синим горлышком («синие»). Существуют также подтипы с оранжевым и желтым горлом, и каждый цвет соответствует различному территориальному поведению самцов. «Синие» образуют товарищества, в которых оба самца сотрудничают, чтобы защитить территорию; «оранжевые» очень агрессивны и захватывают чужую территорию, вторгаясь к другим ящерицам; «желтые» стремятся тайно проникнуть в чужие «дома», чтобы спариться там с самками.
Предыдущие исследования Синерво и его сотрудников продемонстрировали, что стратегии сменяются, как в калейдоскопе: «оранжевые», «синие» и «желтые» поочередно терпят поражение и, временно преобладая над остальными, никогда не обеспечивают себе доминирования в популяции в целом. В новом исследовании биологи проанализировали генетическую основу совместного поведения «синих» мужчин.
Кроме гена, кодирующего цвет горлышка, они вычленили по крайней мере три других генетических фактора, которые определяют компоненты «эффекта зеленой бороды».
По скромной оценке самого Синерво, удалось «получить первое всестороннее генетическое свидетельство существования «зеленой бороды» у позвоночных животных». В отличие от Гамильтона и самых современных представлений об альтруизме группа Синерво полагает, что не один ген, а многие участки генома объединяют свое воздействие, чтобы создать условия для поведения «зеленобородых».
Исследование стало кульминацией двух десятилетий лабораторных и полевых работ лаборатории Барри Синерво. За это время ученые отследили 18 поколений ящериц и нанесли на карту местоположения генов, которые координируют репродуктивное поведение и цвет горла, а также «генетическую самоидентификацию» (self-recognition) способность опознать других с таким же генным комплексом. С помощью генетических тестов биологи определили отцовство всех ящериц в каждом поколении и, как следствие, смогли идентифицировать «пригодность» каждого самца в категориях численности порожденного им потомства.
«Пригодность» альтруистически настроенных «синих» самцов стремится к нулю в отличие от довольно высокой цифры, характеризующей «пригодность» его партнера. Однако в те годы, когда число «оранжевых» мужчин невелико, показатели обоих «синих» партнеров выравниваются, при том, как подчеркивает Синерво, что они не находятся даже в самом отдаленном родстве друг с другом. То есть поведение «синих» колеблется между альтруизмом и мутуализмом форма симбиоза, выгодная для обоих симбионтов в зависимости от того, в какой фазе калейдоскопа существует сейчас популяция. В годы владычества «оранжевых» часть «синих» самцов становится буфером, защищая партнера от притязаний чужаков; в «хорошие» годы партнерство становится взаимовыгодным.
Так или иначе, но в целом «зеленобородые» продолжают свое существование.
«Периоды мутуализма обеспечивают долгосрочную стабильность взаимоотношений и выживание генов в неблагоприятные времена», поясняет соавтор статьи аспирант Алексис Чэйн. «Ящерицы оказались в безвыходном положении, добавляет Синерво. Они не могут отказаться от партнерства, поскольку от него зависит успех «синей стратегии». Эволюция создала их такими, что они не могут «подставить» или бросить товарища».
По словам Синерво, до сих пор эффект «зеленой бороды» у позвоночных не наблюдался все прочие примеры обнаруживали ранее у беспозвоночных, например муравьев, и в низших таксонах вроде слизистых грибов миксомицетов. Кроме того, прежде у ученых не получалось полностью исключить влияние родственного отбора.
Интересно, что не все «синие» самцы обладают полным набором генов, требующихся для истинного альтруизма.
Такие одиночки не строят товарищеских отношений с другими «синими». Их коэффициент «пригодности» выше, чем у альтруистов, но ниже, чем у защищенных напарников альтруистов. В годы, когда «синие» партнерства становятся взаимовыгодными, «пригодность» одиноких самцов сразу же падает и уступает «пригодности» обоих партнеров.
Существование одиночек означает, что генетическая самоидентификация включает в себя нечто большее, чем опознание другого «синего» и вступление с ним в деловые контакты. «Определенный набор генов приводит в движение целую социальную систему», подытоживает Синерво.
Источник статьи: http://scisne.net/a-298
Эффект зеленой бороды — Green-beard effect
Эффект зеленой бороды — это мысленный эксперимент, используемый в эволюционной биологии для объяснения избирательного альтруизма среди особей вида.
Идея аллеля зеленой бороды была предложена Уильямом Д. Гамильтоном в его статьях 1964 года и получила свое название из примера, приведенного Ричардом Докинзом ( «У меня зеленая борода, и я буду альтруистом ко всем, у кого зеленая борода». « ) в » Эгоистичном гене » (1976).
Эффект зеленой бороды возникает, когда аллель или набор связанных аллелей вызывают три выраженных (или фенотипических ) эффекта:
- ощутимая черта — гипотетическая «зеленая борода»
- признание этой черты другими; и
- преференциальное отношение к лицам с признаком
Носитель гена (или определенного аллеля) по сути распознает копии того же гена (или определенного аллеля) у других людей. В то время как родственный отбор включает в себя альтруизм по отношению к родственным людям, у которых общие гены неспецифичны, аллели зеленой бороды способствуют альтруизму по отношению к людям, у которых общий ген выражается определенным фенотипическим признаком. Некоторые авторы также отмечают, что эффекты зеленой бороды могут включать в себя «злобу» для людей, у которых отсутствует ген «зеленой бороды». Это может иметь эффект выделения подмножества организмов в популяции, которая характеризуется членами, которые проявляют большее сотрудничество друг с другом, что формирует «клику», которая может быть выгодна ее членам, которые не обязательно являются родственниками.
Эффект зеленой бороды может усилить альтруизм в отношении фенотипов зеленой бороды и, следовательно, его присутствие в популяции, даже если гены способствуют увеличению количества генов, которые не являются точными копиями; все, что требуется, — это чтобы они выражали три требуемые характеристики. Аллели зеленой бороды уязвимы для мутаций, которые производят ощутимый признак без вспомогательного поведения.
Альтруистическое поведение парадоксально, если рассматривать его в свете старых идей эволюционной теории, которые подчеркивали роль конкуренции. Эволюцию альтруизма лучше объяснить с помощью геноцентричного взгляда на эволюцию , который подчеркивает интерпретацию естественного отбора с точки зрения гена, который действует как агент, имеющий метафорическую «эгоистичную цель» максимизировать свое собственное распространение. Ген (поведенческого) избирательного альтруизма может быть одобрен (естественным) отбором, если альтруизм в первую очередь направлен на других людей, которые разделяют этот ген. Поскольку гены невидимы, такой эффект требует наличия заметных маркеров альтруистического поведения.
Содержание
Примеры
Эволюционные биологи обсуждали потенциальную ценность генов зеленой бороды, предполагая, что чрезвычайно редко один или даже набор связанных генов может вызвать три сложных фенотипических эффекта. Эта критика заставила некоторых поверить в то, что они просто не могут существовать или что они могут присутствовать только в менее сложных организмах, таких как микроорганизмы. Несколько открытий, сделанных за последние десять лет, пролили свет на справедливость этой критики.
Эта концепция оставалась чисто теоретической возможностью в рамках эгоистичной генной модели Докинза до 1998 года, когда аллель зеленой бороды был впервые обнаружен в природе у красного импортированного огненного муравья ( Solenopsis invicta ). Королевы полигинных колоний гетерозиготны (Bb) по локусу гена Gp-9. Их потомство рабочего может иметь как гетерозиготный (Bb), так и гомозиготный (BB) генотип. Исследователи обнаружили, что гомозиготные доминантные (BB) королевы, которые в дикой форме производят моногинные, а не полигинные колонии, специфически погибают при введении в полигинные колонии, чаще всего гетерозиготными (Bb), а не гомозиготными (BB) рабочими. Они пришли к выводу , что аллель Gp-9 б связан с аллель зеленой бороды , которая вызывает рабочие проставлена эта аллель , чтобы убить все матка , которые не имеют его. В окончательном выводе отмечается, что рабочие могут отличить BB королев от Bb на основе запаха.
Ген csA в слизистой плесени Dictyostelium discoideum , открытый в 2003 году, кодирует белок клеточной адгезии, который связывается с белками gp80 на других клетках, позволяя формировать многоклеточные плодовые тела на почве. Смеси клеток, нокаутированных по csA, с клетками дикого типа дают споры , «рожденные» из плодовых тел, которые на 82% состоят из клеток дикого типа (WT). Это связано с тем, что клетки дикого типа лучше прилипают и более эффективно объединяются в агрегаты; нокаут-клетки остаются позади. На более липких, но менее натуральных веществах КО-клетки могут прилипать; Клетки WT, которые еще лучше прилипают, сортируются преимущественно в стебель.
В 2006 году узнавание, напоминающее зеленую бороду, было замечено в кооперативном поведении цветовых морфов у ящериц с боковыми пятнами, хотя эти признаки, по-видимому, кодируются множеством локусов в геноме.
Более свежий пример, обнаруженный в 2008 году, — это ген, который заставляет пивные дрожжи слипаться в ответ на токсин, такой как алкоголь. Изучая флокуляцию , тип самоприверженности, обычно присутствующий в бесполых скоплениях, Smukalla et al. показали, что S. cerevisiae является моделью эволюции кооперативного поведения. Когда эти дрожжи экспрессируют FLO1 в лаборатории, флокуляция восстанавливается. Флокуляция, по-видимому, защищает клетки FLO1 +, которые защищены от определенных стрессов (например, этанола). Кроме того, клетки FLO1 + предпочтительно прикрепляются друг к другу. Таким образом, авторы делают вывод, что флокуляция обусловлена этим аллелем зеленой бороды.
Примером млекопитающих является репродуктивная стратегия лесной мыши , которая демонстрирует сотрудничество между сперматозоидами. Одиночные сперматозоиды сцепляются друг с другом, образуя цепочки сперматозоидов, которые могут двигаться вместе быстрее, чем отдельные сперматозоиды.
Было высказано предположение, что видообразование могло быть возможным благодаря проявлению эффекта зеленой бороды.
Также отмечалось, что как биологические, так и культурные аспекты языка наделены системами распознавания зеленой бороды, тем самым обеспечивая понимание эволюции языка.
Кроме того, было высказано предположение, что самоубийство могло развиться из-за выбора зеленой бороды. Самоубийство часто является реакцией на нежелательный социальный контекст. Попытка самоубийства создает для членов сообщества угрозу утраты близких. Если ощущалась тяжелая утрата от многих предыдущих самоубийств, то сообщество, вероятно, серьезно отнесется к новой попытке самоубийства. Соответственно, предыдущие самоубийства могут повысить вероятность будущих попыток самоубийства, что приведет к усилению усилий сообщества по смягчению нежелательного социального контекста.
Источник статьи: http://ru.qaz.wiki/wiki/Green-beard_effect