BIOCONTRACT, mutualismusok, szerződések, térbeliség és diszperzió = BIOCONTRACT, mutualisms, contracts, space, and dispersa

A fogolydilemma és a hótorlasz játékok viselkedését vizsgáltuk rácson. Megmutattuk, hogy a térbeliség mindkét szociális dilemma esetén segíti a kooperátorokat. Vizsgáltuk továbbá a kooperatív stratégia fixációs valószínűségét dinamikus gráfokon. Kimutattuk, hogy a gráf élek nem-szelektív átrendezése a kooperatív stratégia elterjedését jelentősen csökkenti, míg a szelektív átrendezése növelheti azt. Vizsgáltuk a sztochasztikus normák kialakulásának lehetőségét. Kimutattuk, hogy a korai emberi társadalmakra jellemző csoportstruktúra mellett egy sajátos kooperatív norma válik dominánssá. Ez a norma akkor is megjelenik, ha az altruista akciókról csak közvetett megfigyelők által lehet tudomást szerezni. Kifejlesztettünk egy térben explicit modellt a Cordia nodosa- Allomerus- Azteca hangya növény mutualista rendszer evolúciójának vizsgálatára, ahol az Allomerus faj a védelem mellett egyben kasztrációs parazita is. A hangyafajok diszperziós ráfordításának és a kasztrációs szint evolúcióját vizsgáltuk a megfelelő csereviszonyokat feltételezve. Megmutattuk, hogy egy térbeli ciklikus dinamika tartja fenn a három faj együttélését. A terepi tapasztalatokkal összhangban a nagyobb növény sűrűség kisebb egyensúlyi kasztrációs szintet, valamint a kasztráló faj fokozott jelenlétét vonja maga után. Vizsgáltuk az N személyes nemlineáris szociális dilemma játékokat. Kimutattuk, hogy az együttműködők és az önzők stabil együttélése jellemző jól-kevert populációkban is. | We studied the prisoner's dilemma and snowdrift games on rectangular grids. We showed that spatial correlations help cooperators in both models. We studied the fixation probability of cooperative strategy on simple dynamical graphs by using prisoner's dilemma game. It is shown that non-selective re-linking of the edges decreases the fixation probability of the cooperative strategy while selective re-linking can increase it. We studied the possibilities of the evolution of cooperative norms. It is shown that a specific cooperative norm becomes dominant in populations having group structure which is observed in the ancient human societies. This norm evolves even if individuals are informed only by indirect observers about the altruistic acts. We worked out a spatially explicit model to study evolutionary dynamics of Cordia nodosa, Allomerus and Azteca plant-ant system, where Allomerus defenses the plant but castrates the flowers of it. We studied the evolution of castration level and dispersion level by assuming adequate trade-offs. It is shown that a spatial cyclic dynamics maintain the coexistence of the three species. In concordance with the results of field experiments, the higher the plant density the smaller the castration level and the higher the relative density of castrating ant in the equilibrium. We studied non-linear N-person social dilemma games. It is shown that coexistence of cooperators and defectors is typical in these games in well-mixed populations

Behavioral Specialization During the Neolithic—An Evolutionary Model

The emergence of agriculture and complex societies during the Near Eastern Neolithic opened a new era in human evolution. Food production seriously affected the ecological environment, and societies answered this challenge with large-scale division of labor and specialization. In this paper we study this transition with an individual based model. Our model captures the connections between the appearance of agriculture, the social division of labor, and human behavioral diversity. Our two main settings are different habitats: in the pre-Neolithic habitat, resources fluctuated in time and there was no large-scale food storage. In the Neolithic habitat active food production resulted in economic surplus. We consider a sexually reproducing social group, in which individuals solve different tasks for survival. We assume that the task-solving effectiveness has a partial genetic basis but also improves with experience and learning. Since different tasks can require somewhat different skills, we assume trade-offs between genetic propensities for different tasks. Individuals are born with inherited task-choice strategies that they can improve by imitating more successful peers. We show that for the Neolithic case, both phenotypic specialization (task choice strategy) and the emergence of genetic polymorphism are possible, as long as scarcer goods are more valuable. As the number of tasks increases, specialization can evolve only in very large groups. Although phenotypic specialization often emerges in our model, the emergence of genetic polymorphism requires strong assortativity during both imitation and mate choice. In sum, our model shows that if an economic surplus becomes available, behavioral specialization and large-scale division of labor are likely to appear. Thus, our model can help understanding certain aspects of the Neolithic transition, and may have implications for the present genetic polymorphism, too

Diversity, stability, and evolvability in models of early evolution

Based on the RNA world hypothesis, we outline a possible evolutionary route from infrabiological systems to early protocells. To assess the scientific merits of the different models of prebiotic evolution and to suggest directions for future research, we investigate the diversity-maintaining ability, evolutionary/ecological stability, and evolvability criteria of existing RNA world model systems for the origin of life. We conclude that neither of the studied systems satisfies all of the aforementioned criteria, although some of them are more convincing than the others. Furthermore, we found that the most conspicuous features of the proposed prebiotic evolutionary scenarios are their increasing spatial inhomogeneity along with increasing plasticity, evolvability, and functional diversity. All of these characteristics change abruptly with the emergence of the protocells

A muzikális majom : A zene szeretetének evolúciós háttere

A Föld bármely pontján is születik egy gyermek, az biztos, hogy egész kicsi korától kezdve körül fogja venni a zene. Bármilyen környezetben is válik felnőtté, a zene nagy eséllyel fontos örömforrás lesz számára. Az ének, zene és a tánc szeretete egyetemes emberi tulajdonság. Az elmúlt évtizedek kutatásai alapján nagyon valószínű, hogy a zene iránti vonzalmunk az emberi evolúció eredménye. Hogy pontosan milyen előnyt is jelent(ett) a zenei fogékonyság, azt megtudjuk a cikkből. Annyi előzetesen elárulható, hogy több megalapozott magyarázat is van

Plankton bloom controlled by horizontal stirring.

Here we show a simple mechanism in which changes in the rate of horizontal stirring by mesoscale ocean eddies can trigger or suppress plankton blooms and can lead to an abrupt change in the average plankton density. We consider a single species phytoplankton model with logistic growth, grazing and a spatially non-uniform carrying capacity. The local dynamics have multiple steady states for some values of the carrying capacity that can lead to localized blooms as fluid moves across the regions with different properties. We show that for this model even small changes in the ratio of biological timescales relative to the flow timescales can greatly enhance or reduce the global plankton productivity. Thus, this may be a possible mechanism in which changes in horizontal mixing can trigger plankton blooms or cause regime shifts in some oceanic regions. Comparison between the spatially distributed model and Lagrangian simulations considering temporal fluctuations along fluid trajectories, demonstrates that small scale transport processes also play an important role in the development of plankton blooms with a significant influence on global biomass

Cooperators Unite! Assortative linking promotes cooperation particularly for medium sized associations

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Evolution of cooperative behaviour is widely studied in different models where interaction is heterogeneous, although static among individuals. However, in nature individuals can often recognize each other and chose, besides to cooperate or not, to preferentially associate with or to avoid certain individuals.</p> <p>Here we consider a dynamical interaction graph, in contrast to a static one. We propose several rules of rejecting unwanted partners and seeking out new ones, and study the probability of emergence and maintenance of cooperation on these dynamic networks.</p> <p>Results</p> <p>Our simulations reveal that cooperation can evolve and be stable in the population if we introduce preferential linking, even if defectors can perform it too. The fixation of cooperation has higher probability than that of on static graphs, and this effect is more prevalent at high benefit to cost ratios. We also find an optimal number of partners, for which the fixation probability of cooperation shows a maximum.</p> <p>Conclusions</p> <p>The ability to recognize, seek out or avoid interaction partners based on the outcome of past interactions has an important effect on the emergence of cooperation. Observations about the number of partners in natural cooperating groups are in concordance with the result of our model.</p

Kooperáció és kommunikáció az állatvilágban: játékelméleti vizsgálatok = Cooperation and communication in biology: game theoretical studies

Pályázatunk elsősorban a kooperáció eredetének számos aspektusát, továbbá a komunikációs rendszerek őszinteségét fenntartó mechanizmusok tanulmányozta. Az elméleti munkák mellett e témakörben humán és állatkísérleteket is elindítottunk. Rámutattunk az olcsó vagy költségmentes kommunikáció őszinteségét fenntartó ökológiai tényezőkre. Megmutattuk például, hogy az emberi kooperáció és az őszinte kommunikáció evolúciója szoros kapcsolatban lehet, illetve állati társadalmakban a kommunikácó őszinteségét a kompetíció erőssége is befolyásolhatja. Vizsgáltuk az ember és a kutya kooperációjának kommunikációs sajátságait. Megmutattuk, hogy a préda-perdátor vagy gazda-parazita kölcsönhatások ismerete szükséges számos kooperatív viselkedés evolúciójának értelmezéséhez. Például a predációs nyomás okozhatja a prédák altruista viselkedését, vagy a kasztrációs parazitát éppen a mutualista társ jelenléte szabályozza. Számos tanulmányban az egyedek térbeli elhelyezkedésének és korlátozott mozgásának a kooperáció evolúciójára kifejtett hatását vizsgáltuk. Több olyan munkánk is született, ahol a humán kommunikáció illetve kooperáció sajátságait a többszintű szelekciós modellek segítségével értelmeztük. Sikerült kiépítsünk egy számítógépes labort, mellyel a jövőben s humán etológiai kísérleteket tudunk végezni. A kutatás legfontosabb eszközének számító evolúciós játékelméletben számos alapkutatás jellegű eredményünk is született, a sztochasztikus elmélet fejlesztésétől a többfajos elméletig. | Our project mainly focused on several aspects of the evolution of cooperation and of the mechanisms maintaining honesty in communicating systems. Beside theoretical works we started animal and human experiments as well. We reveal ecological backgrounds maintaining honesty of cheap or costless communication in numerous systems. It is shown for example that the origin of human cooperation and reliable information processing can be in close connection to each other, and that strength of competition modifies the level of honesty in animal communities. We studied the characteristics of communication in the case of human-dog cooperation. We have shown that characteristics of predator-prey or host-parasite interactions are required to explain evolution of cooperative behaviour in numerous cases. For example, predation load can cause altruistic predator defence among preys, or a mutualistic competitor can control castrating parasites. Several papers focused on the spatial aspects and limited migration of individuals on the evolution of cooperation. Other works emphasized that characteristics of human cooperation can be explained by multilevel selection. We set up a computer lab, which could be a basis of a series of human behavior experiment in the near future. We have significant purely theoretical results in the field of our primary mathematical method, that is of evolutionary game theory; from the development of stochastic theory to the multi-species theory