Hành vi xã hội và chọn lọc họ hàng

Nhiều loài động vật sống theo nhóm và thậm chí giúp đỡ đồng loại với chi phí tự thân; chọn lọc họ hàng giải thích cách lòng vị tha rõ ràng như vậy có thể tiến hóa khi nó mang lại lợi ích cho những người thân có chung gen với cá thể giúp đỡ.

Definition

Hành vi xã hội là sự tương tác giữa các thành viên cùng loài sống chung, và chọn lọc họ hàng là quá trình tiến hóa mà theo đó các hành vi giúp đỡ những người thân về mặt di truyền được ưu tiên vì chúng làm tăng thể trạng tổng hợp của cá thể thực hiện hành vi.

Scope

Chủ đề này bao gồm sự tiến hóa của đời sống xã hội và hợp tác, đặc biệt chú ý đến hành vi vị tha, trong đó một loài động vật giảm khả năng sinh sản của chính mình để mang lại lợi ích cho những cá thể khác. Nó giới thiệu khái niệm về thể trạng tổng hợp (inclusive fitness) và quy tắc Hamilton, giải thích lòng vị tha dựa trên chọn lọc họ hàng, và áp dụng những ý tưởng này vào các hiện tượng như kêu báo động, sinh sản hợp tác, và tính xã hội cực đoan của côn trùng xã hội. Nó cũng đề cập đến sự có đi có lại và cuộc tranh luận đang diễn ra về các cấp độ mà chọn lọc tác động.

Core questions

• Làm thế nào mà hành vi làm giảm khả năng sinh sản của một cá thể lại có thể tiến hóa?
• Quy tắc Hamilton nói gì về thời điểm lòng vị tha được ưu tiên?
• Chọn lọc họ hàng giải thích tiếng kêu báo động, việc giúp đỡ tại tổ, và côn trùng xã hội như thế nào?
• Vai trò của sự có đi có lại và lợi ích chung trong hợp tác là gì?

Key theories

Thể trạng tổng hợp và quy tắc Hamilton

Thể trạng tổng hợp của một loài động vật bao gồm các tác động đến khả năng sinh sản của những người thân được tính theo mức độ quan hệ; lòng vị tha được ưu tiên khi lợi ích cho người nhận được tính theo mức độ quan hệ vượt quá chi phí cho cá thể thực hiện, được biểu thị là rb lớn hơn c.

Các con đường dẫn đến hợp tác

Hành vi hợp tác và vị tha có thể được ưu tiên thông qua chọn lọc họ hàng giữa những người thân và thông qua sự có đi có lại và lợi ích chung giữa những cá thể không liên quan, cung cấp các giải thích bổ sung cho sự tiến hóa của đời sống xã hội.

Mechanisms

Vì những người thân có chung gen do cùng nguồn gốc, một gen thúc đẩy việc giúp đỡ họ hàng có thể lan rộng nếu sự giúp đỡ đó làm tăng khả năng sinh sản của những cá thể có khả năng mang các bản sao của cùng gen đó. Quy tắc Hamilton chính thức hóa điều này: một hành động vị tha được ưu tiên khi lợi ích cho người nhận, nhân với hệ số quan hệ giữa cá thể thực hiện và người nhận, vượt quá chi phí cho cá thể thực hiện. Logic này giải thích các tiếng kêu báo động được phát ra để cảnh báo người thân, những cá thể giúp đỡ từ bỏ sinh sản để nuôi dưỡng anh chị em, và các tầng lớp công nhân vô sinh của côn trùng xã hội, mà di truyền học bất thường của chúng có thể khiến công nhân có quan hệ rất gần với con cái mà chúng nuôi dưỡng. Giữa các cá thể không liên quan, sự hợp tác thay vào đó có thể được duy trì bằng sự có đi có lại, nơi sự giúp đỡ được đền đáp theo thời gian.

Clinical relevance

Lý thuyết về tiến hóa xã hội cung cấp thông tin cho việc bảo tồn các loài sống theo nhóm và sinh sản hợp tác, quản lý các loài côn trùng xã hội quan trọng trong thụ phấn và kiểm soát dịch hại, và hiểu biết rộng hơn về sự hợp tác trong các hệ thống sinh học. Đây là bối cảnh giáo dục, không phải lời khuyên lâm sàng.

History

Lý thuyết về thể trạng tổng hợp năm 1964 của W. D. Hamilton đã cung cấp cơ sở di truyền cho sự tiến hóa của lòng vị tha, giải quyết một câu đố lâu đời do Darwin đặt ra về các tầng lớp côn trùng vô sinh. Robert Trivers đã mở rộng khuôn khổ với lòng vị tha có đi có lại vào năm 1971, và tổng hợp xã hội học của E. O. Wilson vào năm 1975 đã đưa những ý tưởng này vào nghiên cứu hành vi xã hội ở động vật, khơi dậy nghiên cứu và tranh luận kéo dài.

Debates

Chọn lọc họ hàng so với chọn lọc nhóm và đa cấp

Mặc dù lý thuyết thể trạng tổng hợp được sử dụng rộng rãi, khuôn khổ tốt nhất để giải thích sự hợp tác, đặc biệt là sự tiến hóa của tính xã hội thực sự (eusociality), đã được tranh luận giữa các giải thích về chọn lọc họ hàng và chọn lọc nhóm hoặc đa cấp.

Key figures

• W. D. Hamilton
• Robert Trivers
• E. O. Wilson
• George Williams

Seminal works

• hamilton1964
• alcock2019

Frequently asked questions

Quy tắc Hamilton là gì?

Quy tắc Hamilton phát biểu rằng hành vi vị tha được chọn lọc ưu tiên khi lợi ích cho người nhận, được tính theo mức độ quan hệ di truyền giữa cá thể thực hiện và người nhận, lớn hơn chi phí cho cá thể thực hiện, được viết là rb lớn hơn c.

Tại sao ong thợ không sinh sản?

Ong thợ vô sinh nuôi dưỡng con cái của ong chúa, những con cái này là họ hàng gần của chúng; bằng cách giúp nuôi dưỡng những chị em có quan hệ rất gần, chúng có thể truyền bá các bản sao gen của chính mình, điều mà chọn lọc họ hàng cho thấy có thể được ưu tiên hơn việc tự sinh sản.