Миграция может способствовать или подавлять кооперацию между особями

Новый математический анализ показывает, что миграция может создавать паттерны в пространственном распределении особей, которые способствуют кооперации и позволяют популяциям процветать, несмотря на угрозу эксплуатации. Феликс Функ и Кристоф Хауэрт из Университета Британской Колумбии (Ванкувер) представили эти выводы в PLOS Computational Biology.

Кооперация между особями необходима для создания и поддержания общих ресурсов, таких как питьевая вода в человеческих сообществах или доступ к питательным веществам у микробов. Однако если слишком много особей будут следовать эгоистичным интересам, пострадают все. Миграция особей может усугубить эту социальную дилемму, поскольку "обманщики" могут пристраиваться к "кооператорам" или избегать последствий своего обмана.

Авторы нового исследования вывели математические уравнения, описывающие, как движения, позволяющие особям искать кооперацию или избегать обмана, влияют на этот социальный конфликт. Они обнаружили, что разные режимы миграции могут способствовать или подавлять гетерогенность в пространственном распределении особей. Когда развиваются гетерогенные паттерны, кооперация поощряется, и популяции процветают.

Например, когда кооператоры движутся к другим кооператорам, они могут формировать кооперативные сообщества, в которых общественные блага в изобилии. Однако когда обманщики преследуют кооператоров, они могут разграбить эти сообщества, истощив их или полностью разрушив.

Анализ показывает, что попытки избежать обманщиков тщетны и лишь увеличивают риск вымирания, потому что кооператоры склонны распыляться. Напротив, обманщики могут создавать гетерогенные паттерны, избегая других обманщиков. Чтобы избежать себе подобных, обманщики перемещаются на периферию, позволяя развиваться кооперативным сообществам.

«Наша модель была вдохновлена, в частности, естественными режимами направленной миграции, такими как хемотаксис, который позволяет микробам находить привлекательные регионы, избегая вредных», — говорит Функ. «Наши выводы могут помочь в разработке будущих экспериментов для изучения роли миграции в развитии устойчивости к антибиотикам».