Эффект зеленой бороды
Эффект зеленой бороды — это мысленный эксперимент, используемый в эволюционной биологии для объяснения избирательного альтруизма среди особей вида.
История
[ редактировать ]Идея о гене зеленой бороды была предложена Уильямом Д. Гамильтоном в его статьях 1964 года: [ 1 ] [ 2 ] и получил свое имя по примеру Ричарда Докинза ( «У меня зеленая борода, и я буду альтруистичен по отношению к любому другому с зеленой бородой» ) в «Эгоистичном гене» (1976). [ 3 ] [ 4 ]
Описание
[ редактировать ]Эффект зеленой бороды возникает, когда аллель или набор связанных аллелей вызывают три выраженных (или фенотипических ) эффекта:
- заметная черта — гипотетическая «зеленая борода».
- признание этой черты другими
- преференциальное отношение к людям с этой чертой со стороны других людей с этой чертой
Носитель гена (или определенной аллели) по существу распознает копии того же гена (или определенной аллели) у других людей. В то время как родственный отбор предполагает альтруизм по отношению к родственным особям, у которых общие гены неспецифическим образом, аллели зеленой бороды способствуют альтруизму по отношению к индивидуумам, у которых общий ген, выражающийся в определенном фенотипическом признаке. Некоторые авторы также отмечают, что эффекты зеленой бороды могут включать в себя «злобу» к людям, у которых отсутствует ген «зеленой бороды». [ 5 ] Это может привести к выделению подмножества организмов внутри популяции, которая характеризуется членами, которые проявляют большее сотрудничество друг с другом, образуя «клику», которая может быть выгодна ее членам, которые не обязательно являются родственниками. [ 6 ]
Эффект зеленой бороды может повысить альтруизм фенотипов зеленой бороды и, следовательно, ее присутствие в популяции, даже если гены способствуют увеличению количества генов, которые не являются точными копиями; все, что требуется, — это чтобы они выражали три требуемые характеристики. Аллели зеленой бороды уязвимы для мутаций, которые вызывают заметный признак без вспомогательного поведения.
Роль в эволюционной теории
[ редактировать ]Альтруистическое поведение парадоксально, если рассматривать его в свете старых идей эволюционной теории, подчеркивавшей роль конкуренции. Эволюцию альтруизма лучше объяснить с помощью геноцентрированного взгляда на эволюцию , который подчеркивает интерпретацию естественного отбора с точки зрения гена , который действует как агент, преследующий метафорическую «эгоистичную цель» — максимизировать собственное размножение. Гену (поведенческого) избирательного альтруизма может способствовать (естественный) отбор, если альтруизм в первую очередь направлен на других людей, которые разделяют этот ген. Поскольку гены невидимы, такой эффект требует ощутимых маркеров альтруистического поведения.
Примеры
[ редактировать ]Биологи-эволюционисты обсуждают потенциальную достоверность генов зеленой бороды, предполагая, что было бы чрезвычайно редко, чтобы один или даже набор связанных генов вызывали три сложных фенотипических эффекта. Эта критика заставила некоторых поверить, что они просто не могут существовать или что они могут присутствовать только в менее сложных организмах, таких как микроорганизмы. В последние годы эта критика была поставлена под сомнение.
Эта концепция оставалась лишь теоретической возможностью в рамках модели эгоистичного гена Докинза до 1998 года, когда аллель зеленой бороды был впервые обнаружен в природе Лораном Келлером и Кеннетом Дж. Россом у красного завезенного огненного муравья ( Solenopsis invicta ). [ 4 ] [ 7 ] полигинов Королевы семей гетерозиготны (Bb) по локусу гена Gp-9. Их рабочее потомство может иметь как гетерозиготный (Bb), так и гомозиготный (BB) генотипы. Исследователи обнаружили, что гомозиготные доминантные (BB) королевы, которые в дикой форме производят моногинные , а не полигинные семьи, специально погибают при введении в полигинные семьи, чаще всего гетерозиготными (Bb), а не гомозиготными (BB) рабочими. Они пришли к выводу, что аллель Gp-9 б связан с аллелем зеленой бороды, который побуждает рабочих, несущих этот аллель, убивать всех маток, у которых его нет. В окончательном выводе отмечается, что рабочие могут отличить маток BB от маток Bb по запаху. [ 7 ]
Ген csA у слизевика Dictyostelium discoideum , открытого в 2003 году, [ 8 ] кодирует белок клеточной адгезии , который связывается с белками gp80 на других клетках, обеспечивая образование многоклеточных плодовых тел в почве. Смеси клеток, нокаутных по csA , с клетками дикого типа дают споры , «рожденные» из плодовых тел, которые на 82% являются клетками дикого типа (WT). Это связано с тем, что клетки дикого типа лучше прилипают и более эффективно объединяются в агрегаты; нокаутные (КО) клетки остаются позади. На более клейких, но менее натуральных веществах клетки КО могут прилипать; Клетки дикого типа, которые еще лучше прикрепляются, предпочтительно сортируются по стеблю. [ 8 ]
В 2006 году распознавание зеленой бороды было замечено в кооперативном поведении цветовых морф у ящериц с пятнами на боках , хотя эти черты, по-видимому, кодируются несколькими локусами по всему геному. [ 9 ]
Более свежий пример, обнаруженный в 2008 году, — это ген, который заставляет пивные дрожжи слипаться в ответ на такой токсин, как алкоголь. [ 10 ] Исследуя флокуляцию , тип самоприлипания, обычно присутствующий в бесполых скоплениях, Smukalla et al. показали, что S. cerevisiae является моделью эволюции кооперативного поведения. Когда эти дрожжи экспрессируют FLO1 в лаборатории, флокуляция восстанавливается. Флокуляция, очевидно, защищает клетки FLO1+, которые защищены от определенных стрессов (например, этанола). Кроме того, клетки FLO1+ преимущественно прилипают друг к другу. Таким образом, авторы приходят к выводу, что флокуляция обусловлена аллелем зеленой бороды. [ 11 ]
Примером млекопитающих является репродуктивная стратегия лесной мыши , которая демонстрирует сотрудничество между сперматозоидами. Отдельные сперматозоиды цепляются друг за друга, образуя цепочки сперматозоидов, которые способны двигаться вместе быстрее, чем это сделали бы отдельные сперматозоиды. [ 12 ]
Было высказано предположение, что видообразование могло быть возможно благодаря проявлению эффекта зеленой бороды. [ 13 ]
Кроме того, было высказано предположение, что самоубийство могло произойти в результате выбора зеленой бороды. [ 14 ] Самоубийство часто является реакцией на нежелательный социальный контекст. Попытка самоубийства создает угрозу тяжелой утраты для членов сообщества. Если ощущается тяжелая утрата в результате многих предыдущих самоубийств, то сообщество, скорее всего, серьезно отнесется к новой попытке самоубийства. Соответственно, предыдущие самоубийства могут повысить вероятность будущих попыток самоубийства, что приведет к усилению усилий со стороны сообщества по смягчению нежелательного социального контекста.
Исследование показало, что люди примерно так же генетически эквивалентны своим друзьям, как и своим четверородным братьям. [ 15 ]
См. также
[ редактировать ]- Доминантный эмбриональный арест по материнскому эффекту (ген «Медея»): пример самоотбора генов между поколениями, при котором ген, присутствующий в материнском организме, избирательно уничтожает потомство, которое не получает этот ген.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Гамильтон, штат Вашингтон (июль 1964 г.). «Генетическая эволюция социального поведения. Я». Журнал теоретической биологии . 7 (1): 1–16. Бибкод : 1964JThBi...7....1H . дои : 10.1016/0022-5193(64)90038-4 . ПМИД 5875341 .
- ^ Гамильтон, штат Вашингтон (июль 1964 г.). «Генетическая эволюция социального поведения. II». Журнал теоретической биологии . 7 (1): 17–52. Бибкод : 1964JThBi...7...17H . дои : 10.1016/0022-5193(64)90039-6 . ПМИД 5875340 .
- ^ Докинз, Ричард (1976). Эгоистичный ген . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-217773-5 .
- ^ Перейти обратно: а б Графен, Алан (6 августа 1998 г.). «Зеленая борода как смертный приговор» (PDF) . Природа . 394 (6693): 521–522. дои : 10.1038/28948 . S2CID 28124873 . Проверено 29 ноября 2009 г.
- ^ Уэст, Стюарт А.; Гарднер, Энди (2010). «Альтруизм, злоба и зеленобородые» (PDF) . Наука . 327 (5971): 1341–1344. Бибкод : 2010Sci...327.1341W . CiteSeerX 10.1.1.387.4191 . дои : 10.1126/science.1178332 . ПМИД 20223978 . S2CID 6334417 . Архивировано из оригинала (PDF) 31 марта 2017 года . Проверено 2 января 2020 г.
- ^ Гарднер, Энди; Уэст, Стюарт А. (2010). «Зеленобородые». Эволюция . 64 (1): 25–38. дои : 10.1111/j.1558-5646.2009.00842.x . ПМИД 19780812 . S2CID 221733134 .
- ^ Перейти обратно: а б Келлер, Лоран; Росс, Кеннет Дж. (6 августа 1998 г.). «Эгоистичные гены: зеленая борода у красного огненного муравья». Природа . 394 (6693): 573–575. Бибкод : 1998Natur.394..573K . дои : 10.1038/29064 . S2CID 4310467 .
- ^ Перейти обратно: а б Квеллер, Дэвид С; Понте, Элеонора; Боццаро, Сальваторе; Штрассманн, Джоан Э (3 января 2003 г.). «Эффекты зеленой бороды одного гена у социальной амебы Dictyostelium discoideum» (PDF) . Наука . 299 (5603): 105–106. Бибкод : 2003Sci...299..105Q . дои : 10.1126/science.1077742 . ПМИД 12511650 . S2CID 30039249 . Архивировано из оригинала (PDF) 21 июня 2010 года . Проверено 29 ноября 2009 г.
- ^ Синерво Б., Чейн А., Клоберт Дж., Калсбек Р., Хазард Л., Ланкастер Л., Макадам А.Г., Алонзо С., Корриган Г., Хохберг М.Э. (май 2006 г.). «Самораспознавание, цветовые сигналы и циклы мутуализма и альтруизма зеленобородых» . Proc Natl Acad Sci США . 103 (19): 7372–7377. Бибкод : 2006PNAS..103.7372S . дои : 10.1073/pnas.0510260103 . ПМЦ 1564281 . ПМИД 16651531 .
- ^ Пракаш, Шейла (18 декабря 2008 г.). «Дрожжи одичали» . Семя . Архивировано из оригинала 2 февраля 2009 года . Проверено 29 ноября 2009 г.
{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ) - ^ Смукалла, Скотт; Кальдара, Марина; Почет, Натали; Бове, А; Гуаданьини, С; Ян, С; Винс, доктор медицины; Янсен, А; Прево, MC (14 ноября 2008 г.). «FLO1 — это изменчивый ген зеленой бороды, который стимулирует сотрудничество почкующихся дрожжей, подобное биопленке» . Клетка . 135 (4): 726–737. дои : 10.1016/j.cell.2008.09.037 . ПМК 2703716 . ПМИД 19013280 .
- ^ Гарри Мур, Катерина Дворакова, Николас Дженкинс, Уильям Брид (1 марта 2002 г.), «Исключительное сотрудничество сперматозоидов у лесной мыши» , Nature 418 , 174-177, doi : 10.1038/nature00832 ;
- ^ Хохберг, Майкл Э.; Синерво, Барри; Браун, Сэм П. (2003). «Социально опосредованное видообразование» (PDF) . Эволюция . 57 (1): 154–158. doi : 10.1554/0014-3820(2003)057[0154:SMS]2.0.CO;2 . ПМИД 12643576 . S2CID 33006210 . Архивировано из оригинала (PDF) 8 февраля 2016 года . Проверено 5 февраля 2016 г.
- ^ Уайли, Джеймс К. (25 мая 2020 г.). «Психологический апосематизм: эволюционный анализ самоубийства» . Биологическая теория . 15 (4): 226–238. дои : 10.1007/s13752-020-00353-8 . ISSN 1555-5550 .
- ^ https://time.com/2982660/study-friends-dna/
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Хейг, Д. (1997) Социальный ген. В книге Кребс Дж. Р. и Дэвис Н. Б. (редакторы) «Поведенческая экология: эволюционный подход», 4-е изд. стр. 284–304. Издательство Блэквелл, Лондон.