PNAS Nexus: Математики смоделировали загадочный сбой в совместном поведении

Дарвина удивляло сотрудничество в природе, ведь оно противоречит естественному отбору. Но математики-эволюционисты с помощью теории игр выяснили, почему взаимное сотрудничество сохраняется.

Сотрудничество выгодно, когда затраты на него невелики или велика польза. Если же сотрудничество становится невыгодным, оно исчезает — по крайней мере, в области чистой математики. Симбиоз между видами тоже подчиняется схожим закономерностям.

В журнале PNAS Nexus опубликовали новое исследование, которое добавляет новые детали к этой теории. Оказывается, что взаимовыгодное сотрудничество между видами может нарушаться в ситуациях, когда оно должно процветать.

Кристоф Хауерт, математик из Университета Британской Колумбии, говорит, что когда условия для сотрудничества улучшаются, частота взаимовыгодного поведения у обоих видов увеличивается. Однако, когда частота кооперации становится выше — ближе к 50 процентам, — происходит раскол. В одном виде кооператоров становится больше, а в другом — меньше, и эта асимметрия продолжает усиливаться.

Хотя математики и раньше моделировали нарушение симметрии сотрудничества между двумя популяциями, это первая модель, в которой особи в каждой группе взаимодействуют более естественным образом.

Доктор Хауэрт и его коллега Дьёрдь Сабо из Венгерской исследовательской сети использовали пространственные модели, чтобы расположить особей двух видов на отдельных решётках друг напротив друга. Это позволяет кооператорам объединять усилия и реже взаимодействовать с мошенниками.

Доктор Хауэрт говорит, что поскольку мы выбрали симметричное взаимодействие, уровень кооперации одинаков в обеих популяциях. Кластеры всё ещё могут образовываться и защищать кооператоров, но теперь они должны быть синхронизированы по всей решётке, потому что именно там происходит взаимодействие.

Доктор Сабо отмечает, что нарушение симметрии в кооперации показывает параллели с фазовыми переходами в магнитных материалах и подчёркивает успех подходов, разработанных в статистической физике и физике твёрдого тела.

Эта модель также проливает свет на резкие изменения поведения, которые могут существенно повлиять на взаимодействие в сложных живых системах.

Мутуализм: сотрудничество между видами

Математики-эволюционисты из Канады и Европы разработали модель, которая показывает, что упрощение сотрудничества может привести к его неожиданному прерыванию.

Проанализируйте симуляцию взаимодействия кооператоров и перебежчиков для каждого вида при разных сценариях.

03.09.2024