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《自然》:MIT科学家应用博弈论解释进化论难题

来源:www.timetimetime.net 时间:2020-02-01 编辑:社会
作者:梅金资料来源:科学网发布时间:2009年

《自然》:麻省理工学院科学家用博弈论解释进化困难

照片解释:麻省理工学院科学家为蔗糖代谢实验培养酵母细胞。

(照片来源:唐娜柯文尼)

合作行为是进化中一个令人困惑的问题。它有益于其他人口,但损害个人利益。生物学家对此感到困惑如果适者生存,那么有益于所有群体成员行为的基因就不应该长期存在,合作行为也应该灭绝。

美国麻省理工学院的科学家最近用博弈论解释了酵母如何避免这个问题。研究表明,如果一个人能从合作行为中获得哪怕很小的利益,即使周围的人不合作,他也能生存下来。相关论文于4月6日《自然》(自然)在线发表。

研究人员设计了一个实验装置,让酵母代谢蔗糖。蔗糖不是酵母的首选食物来源,但它也在没有葡萄糖的情况下代谢蔗糖。然而,它们必须分泌蔗糖转化酶来帮助蔗糖分解成单糖进行吸收。

问题是大量分解的单糖也可以被周围的其他酵母细胞利用。在这种情况下,分泌转化酶的酵母称为合作者,不分泌但消耗单糖的酵母称为欺诈者。

如果所有单糖都向四面八方扩散,分泌转化酶的酵母没有优先权,那么更好的选择总是成为骗子,合作者将会灭绝。

研究实际上发现分泌转化酶的酵母对其产生的单糖有约1%的优先使用权。这一好处超过了帮助他人的成本,使他们能够成功地与欺诈者竞争。

此外,不管最初的酵母种群是什么,它最终都会达到一个平衡状态,在这个状态下合作者和欺诈者共存。这类似于博弈论中的“铲雪游戏”你和你的搭档驾驶一辆被雪堆挡住的汽车,每个人都可以选择下车铲雪或待在原地。一个人不铲雪,另一个人必须铲雪。

从表面上看,你最好的选择是待在温暖的车里,而你的伴侣铲雪。但是有时候最糟糕的事情发生了,也就是说,你和你的同伴都不铲雪,结果你永远也不会回家。因此,最好的策略是总是选择与对手相反的策略。

论文的第一作者、麻省理工学院物理系的杰夫戈尔(Jeff Gore)说,以前的研究表明,酵母携带的转化酶基因的拷贝数在野生状态下是不同的。这种野生遗传多样性可能类似于实验室中观察到的合作者和欺诈者的长期共存。(科学网梅金/编译)

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