Эдвард Уилсон - Смысл существования человека

В литературе по совокупной приспособленности существует два подхода к ограничениям аддитивности. Первый подход – сосредоточиться на простых моделях, где аддитивность прослеживается. Например, оригинальное определение совокупной приспособленности, сформулированное Гамильтоном, содержит аддитивность как предположение. Кроме того, аддитивность следует из допущения, что мутации лишь незначительно влияют на фенотип и что приспособленность плавно варьирует в рамках фенотипов.

М. Новак, К. Тарнита и Э. Уилсон исследовали математические основы первого подхода. Ученые показали, что этот подход также требует некоторых ограничительных допущений наряду с аддитивностью эффектов приспособленности, следовательно, он применим лишь к небольшому подмножеству эволюционных процессов. В ответ на это исследование более сотни исследователей подписались под утверждением, что «теория совокупной приспособленности не менее универсальна, чем сама генетическая теория естественного отбора». Как понимать такое очевидное противоречие?

Дело в том, что вышеприведенное утверждение основано на втором, альтернативном подходе, который решает проблему аддитивности в ретроспекции. При таком подходе результат естественного отбора должен быть уже известен или задан изначально. Цель подобных исследований заключается лишь в вычислении результирующей суммы издержек и выгод для конкретной особи – независимо от того, соответствуют ли эти данные фактическим биологическим взаимодействиям. Издержки, ущерб (costs – С) и выгоды, преимущества (benefits – B) определяются методом линейной регрессии. Следовательно, изменение частоты встречаемости генов можно записать в виде: BR – C, где R – количественный показатель родства. Такой регрессионный метод был предложен Гамильтоном в продолжение его оригинальных работ по теории совокупной приспособленности, а впоследствии усовершенствован до формы рецепта по переписыванию частотности генов по правилу Гамильтона.

Регрессионный метод подкрепляет многие положения о силе и универсальности теории совокупной приспособленности. Например, часто утверждают, что регрессионный метод освобождает совокупную приспособленность от требования аддитивности. Также считается, что регрессионный метод позволяет прогнозировать направление естественного отбора и дает возможность количественно представить любые изменения частот как следствие социальных взаимодействий с родственными партнерами.

Здесь мы пытаемся оценить эти мнения, задав вопрос: что в принципе регрессионный метод говорит о конкретном эволюционном изменении? Мы показываем, что заявления о прогностическом и объяснительном потенциале этого метода ложны, а претензии на обобщающий характер не имеют смысла и не поддаются оценке. Наши находки позволяют усомниться в идее, что теория совокупной приспособленности может считаться принципом универсального «дизайна» эволюции, – на самом деле такого принципа не существует.

Ниже мы исследуем различные заявления, связанные с регрессионным методом. Начнем с утверждения, что этот метод позволяет предсказывать направление отбора. Эта посылка очевидно неверна, так как смена частот аллелей в рассматриваемом интервале времени указывается уже в начале исследования. «Прогноз» просто резюмирует то, что уже известно, так что BR – С согласуется с предопределенным результатом.

Регрессионный метод также не предсказывает, что будет происходить через различные интервалы времени либо при определенных условиях. При любых изменениях рассматриваемого сценария или временного интервала исходные данные надо менять, а метод применять заново, обеспечивая новые независимые результаты.

Отсутствие прогностического потенциала у такого метода неудивительно. Логически невозможно предсказать исход процесса без предварительных допущений о том, как он будет протекать. При отсутствии всякого моделирования таких допущений мы можем всего лишь переписать известные данные в новой форме.

Экспериментаторы обратили внимание на это отсутствие прогностического потенциала. Недавно было проведено исследование регрессионного метода применительно к кооперативной выработке вещества, необходимого для развития резистентности к антибиотику у кишечной палочки. Авторы пришли к выводу, что «даже при измерении значений B, C и R в конкретной системе продуцентов и непродуцентов невозможно спрогнозировать результаты изменений структуры популяции или биохимии отдельных особей».

Теперь поговорим об объяснительных свойствах регрессионного метода. В современной научной литературе существуют расхождения по этому вопросу. Некоторые авторы считают, что метод дает объяснения причин изменений частот, тогда как другие ограничиваются более осторожной формулировкой, что он имеет концептуальную ценность. Более того, количественные данные, полученные в результате применения регрессионного метода, обычно описываются с точки зрения социального поведения – например, альтруизма и враждебности; при этом создается видимость «причинности», даже если прямых утверждений о причинности нет.

Заявления, что регрессионный метод выявляет причины изменений частот аллелей, не могут соответствовать действительности, так как регрессия способна выявить лишь корреляцию, а корреляция не подразумевает причинно-следственных связей. Более того, поскольку регрессионный метод призван обнаружить аддитивные эффекты совокупной приспособленности, соответствующие имеющимся данным, следует ожидать, что он даст неверные результаты на материале таких социальных взаимодействий, которые аддитивными не являются, либо если изменчивость приспособленности обусловлена иными факторами. Руководствуясь этим принципом, мы предлагаем три гипотетических сценария, в которых регрессионный метод неверно характеризует причины изменения частот.

В первом из этих гипотетических сценариев признак «нахлебничества» заставляет своих носителей идти на контакт и взаимодействовать с особями, обладающими высокой приспособленностью. Мы полагаем, что такие взаимодействия не влияют на приспособленность. Тем не менее нахлебническое поведение приводит к возникновению положительной корреляции между высокой приспособленностью и партнерством с нахлебниками. Соответственно, регрессионный метод дает B > 0. Согласно предлагаемой интерпретации, нахлебники приносят пользу, обеспечивая высокую приспособленность своим партнерам. Однако причинно-следственная связь противоположная: высокая приспособленность привлекает нахлебников, а не наоборот.

Варианты такого нахлебнического поведения могут возникать во многих биологических системах. Так, птица может жить поблизости от гнезда хорошо приспособленной пары, рассчитывая со временем завладеть этим гнездом. Аналогично общественные осы с высокой вероятностью будут оставаться в родительском гнезде, если родительский рой обладает высокой приспособленностью, также с целью унаследовать гнездо. При применении регрессионного метода в таких ситуациях мы можем прийти к ошибочному выводу, что кооперативное поведение обусловлено чисто эгоистическими мотивами.

Во втором сценарии рассмотрим «завистливость». Завистливая особь ищет хорошо приспособленных партнеров и нападает на них, стремясь снизить их приспособленность. Мы полагаем, что для атакующего такие нападения опасны, а эффективность их невелика, так как особь, на которую нападают, сохраняет сравнительно высокую приспособленность. В данном случае регрессионный метод дает B, C > 0, исходя из того, что завистливые особи участвуют в невыгодной для них кооперации. Опять же, эта интерпретация неверна: атаки причиняют вред, а положительная корреляция с совокупной приспособленностью обусловлена выбором партнеров для взаимодействий и неэффективностью атак.

Третий сценарий касается признака «кормилицы». Кормилица должна отыскивать слабо приспособленных особей и предпринимать затратные попытки повысить их приспособленность. Правда, мы предполагаем, что эффективность такой помощи невелика и приспособленность получателей помощи все равно оставалась бы ниже среднего. Регрессионный метод дает B < 0, C > 0, неверно интерпретируя по-прежнему низкую приспособленность как результат дорогостоящего саботажа со стороны кормилиц.

Наконец, обратимся к утверждению, что теория совокупной приспособленности заслуживает статуса общей теории не меньше, чем генетическая теория естественного отбора. Данная точка зрения аргументируется тем, что поскольку регрессионный метод применим к любому произвольному изменению частот аллелей (независимо от фактических причин этих изменений), то каждый случай естественного отбора объясняется теорией совокупной приспособленности.