Организмы стремятся максимизировать совокупную приспособленность для передачи генов

Новое исследование может изменить наш ответ на вопрос: какую цель приспособлены достигать растения и животные? Классическая теория предсказывала, что организмы эволюционируют, чтобы максимизировать собственный репродуктивный успех.

В 1964 году британский зоолог Уильям Гамильтон, объясняя, почему некоторые организмы отказываются от размножения, чтобы помогать родственникам, предположил, что организмы должны стремиться максимизировать свою «совокупную приспособленность» (inclusive fitness) — оптимальное сочетание собственного размножения и помощи родственникам, определяющее, сколько генов передаётся будущим поколениям.

Однако вокруг определения этого понятия сохранялась путаница. Широко используемое «народное определение» (folk definition) предлагает суммировать собственное потомство особи и её влияние на производство потомства родственниками, взвешенное по степени родства. Теоретики возражали, что это упрощение упускает ключевую часть оригинальной идеи Гамильтона: для «генетического учёта» собственный репродуктивный успех должен быть очищен от потомства, полученного благодаря помощи других. Без этого очищения совокупная приспособленность не может предсказать, будет ли ген отобран.

«Такое очищение неосуществимо в большинстве реальных ситуаций, — говорит соавтор профессор Майкл Дженнионс из Австралийского национального университета. — Например, эволюцию поведения и морфологии пчелиной матки нельзя понять в отрыве от помощи, которую оказывают её рабочие».

Исследование Лутца Фромхаге из Университета Йювяскюля (Финляндия) и Майкла Дженнионса, опубликованное 12 июня 2019 года в Proceedings of the Royal Society B, предлагает возможный прорыв. Учёные утверждают, что ранее отвергнутое «народное определение» совокупной приспособленности — это именно та величина, которую особи эволюционируют, чтобы максимизировать.

Математические аргументы и компьютерное моделирование показывают, что предыдущие возражения отпадают, если переключить внимание с конкретного гена на совокупные эффекты многих генов. Тогда предсказывается, что организмы постепенно эволюционируют фенотипы, которые наилучшим образом распространяют их гены в данной социальной среде — и ни один из этих эффектов не должен игнорироваться или «очищаться» при измерении совокупной приспособленности.

«Статья техническая, но результат практический, — говорит доктор Фромхаге. — Полевые исследования социальной эволюции, будь то на бактериях в больницах или гиенах, вдохновлены идеей совокупной приспособленности».