Verwandtenselektion und soziale Evolution

Die Verwandtenselektion erklärt die Evolution von Kooperation und Altruismus, indem sie anerkennt, dass die Hilfe für Verwandte die Verbreitung gemeinsamer Gene fördern kann, formalisiert durch Hamiltons Regel.

Definition

Verwandtenselektion ist die natürliche Selektion, die auf die Auswirkungen eines Individuums auf die Reproduktion seiner Verwandten wirkt, gewichtet nach dem Verwandtschaftsgrad. Soziale Evolution ist die umfassendere Untersuchung, wie kooperative, altruistische und konfliktäre Verhaltensweisen zwischen interagierenden Individuen entstehen.

Scope

Dieses Thema umfasst die Gesamtfitness (inclusive fitness) und Hamiltons Regel, die Evolution von Altruismus und Kooperation, reziproken Altruismus unter nicht verwandten Individuen, den Sonderfall der Eusozialität bei Insekten und anderen Taxa sowie die Rolle von Verwandtschaft und Konflikten in sozialen Systemen.

Core questions

• Wie sagt Hamiltons Regel voraus, wann Altruismus entstehen wird?
• Was ist Gesamtfitness (inclusive fitness) und wie unterscheidet sie sich vom individuellen Reproduktionserfolg?
• Wie kann Kooperation unter nicht verwandten Individuen durch Reziprozität entstehen?
• Warum hat sich Eusozialität mit sterilen Helferkasten wiederholt entwickelt?

Key theories

Gesamtfitness (inclusive fitness) und Hamiltons Regel

Ein altruistischer Akt verbreitet sich, wenn der Verwandtschaftsgrad zwischen Akteur und Empfänger, multipliziert mit dem Nutzen für den Empfänger, die Kosten für den Akteur übersteigt, sodass Gene ihre eigenen Kopien bei Verwandten fördern können.

Reziproker Altruismus

Kooperation zwischen nicht verwandten Individuen kann begünstigt werden, wenn Hilfe im Laufe der Zeit zuverlässig erwidert wird, wodurch gegenseitige Hilfe auch ohne gemeinsame Gene stabil wird.

Mechanisms

Verwandtenselektion wirkt, weil Verwandte Gene durch gemeinsame Abstammung teilen, sodass ein Allel, das seinen Träger dazu veranlasst, Verwandten zu helfen, seine eigene Frequenz erhöhen kann, selbst auf Kosten der direkten Reproduktion des Trägers. Hamiltons Regel, Verwandtschaftsgrad mal Nutzen größer als Kosten, spezifiziert die Bedingung. Die Gesamtfitness (inclusive fitness) summiert die direkte Reproduktion eines Individuums und seine Auswirkungen auf die Reproduktion von Verwandten. Unter Nicht-Verwandten können Reziprozität und Durchsetzung die Kooperation stabilisieren. Eusozialität mit nicht-reproduktiven Helfern wird durch einen hohen Verwandtschaftsgrad und ökologische Faktoren begünstigt, die das Helfen produktiver machen als unabhängige Fortpflanzung, obwohl Interessenkonflikte innerhalb sozialer Gruppen bestehen bleiben.

Clinical relevance

Die Theorie der sozialen Evolution beleuchtet Kooperation und Konflikte zwischen Zellen und Mikroben, einschließlich der Evolution von Krebs als Zusammenbruch der zellulären Kooperation und kooperativer Verhaltensweisen unter Pathogenen, die die Virulenz beeinflussen.

History

Hamiltons Arbeiten von 1964 führten die Gesamtfitness (inclusive fitness) und die Verwandtenselektion ein und transformierten die Untersuchung des Sozialverhaltens. Trivers erweiterte die Kooperation in den frühen 1970er Jahren auf reziproken Altruismus und elterliche Investition, und jahrzehntelange Arbeit an Insekten, Vögeln und Mikroben hat die Theorie getestet und verfeinert.

Debates

Gesamtfitness (inclusive fitness) versus alternative Formulierungen

Eine prominente Debatte betrifft die Frage, ob die Theorie der Gesamtfitness (inclusive fitness) der beste Rahmen für Kooperation ist oder ob Modelle der Mehrebenenselektion und andere Modelle überlegene Erklärungen bieten.

Key figures

• W. D. Hamilton
• Robert Trivers
• George C. Williams
• Edward O. Wilson

Seminal works

• hamilton1964
• daviesKrebsWest2012
• futuyma2017

Frequently asked questions

Was ist Hamiltons Regel?

Hamiltons Regel besagt, dass ein altruistisches Verhalten durch Selektion begünstigt wird, wenn der genetische Verwandtschaftsgrad zwischen dem Helfer und dem Empfänger, multipliziert mit dem reproduktiven Nutzen für den Empfänger, die reproduktiven Kosten für den Helfer übersteigt.

Warum verzichten Arbeiterbienen auf ihre eigene Fortpflanzung?

Weil ihr hoher Verwandtschaftsgrad zu den Nachkommen, die sie aufziehen, bedeutet, dass sie durch Verwandtenselektion Kopien ihrer Gene effektiver verbreiten können, indem sie Verwandten helfen, als indem sie sich unabhängig fortpflanzen.