Signals that make a Difference

Recent work by Brian Skyrms offers a very general way to think about how information flows and evolves in biological networks—from the way monkeys in a troop communicate, to the way cells in a body coordinate their actions. A central feature of his account is a way to formally measure the quantity of information contained in the signals in these networks. In this paper, we argue there is a tension between how Skyrms talks of signaling networks and his formal measure of information. Although Skyrms refers to both how information flows through networks and that signals carry information, we show that his formal measure only captures the latter. We then suggest that to capture the notion of flow in signalling networks, we need to treat them as causal networks. This provides the formal tools to define a measure that does capture flow, and we do so by drawing on recent work defining causal specificity. Finally, we suggest that this new measure is crucial if we wish to explain how evolution creates information. For signals to play a role in explaining their own origins and stability, they can’t just carry information about acts; they must be difference-makers for acts

Cultural flies:Conformist social learning in fruitflies predicts long-lasting mate-choice traditions

Despite theoretical justification for the evolution of animal culture, empirical evidence for it beyond mammals and birds remains scant, and we still know little about the process of cultural inheritance. In this study, we propose a mechanism-driven definition of animal culture and test it in the fruitfly. We found that fruitflies have five cognitive capacities that enable them to transmit mating preferences culturally across generations, potentially fostering persistent traditions (the main marker of culture) in mating preference. A transmission chain experiment validates a model of the emergence of local traditions, indicating that such social transmission may lead initially neutral traits to become adaptive, hence strongly selecting for copying and conformity. Although this situation was suggested decades ago, it previously had little empirical support.</p

A global database for metacommunity ecology, integrating species, traits, environment and space

The use of functional information in the form of species traits plays an important role in explaining biodiversity patterns and responses to environmental changes. Although relationships between species composition, their traits, and the environment have been extensively studied on a case-by-case basis, results are variable, and it remains unclear how generalizable these relationships are across ecosystems, taxa and spatial scales. To address this gap, we collated 80 datasets from trait-based studies into a global database for metaCommunity Ecology: Species, Traits, Environment and Space; “CESTES”. Each dataset includes four matrices: species community abundances or presences/absences across multiple sites, species trait information, environmental variables and spatial coordinates of the sampling sites. The CESTES database is a live database: it will be maintained and expanded in the future as new datasets become available. By its harmonized structure, and the diversity of ecosystem types, taxonomic groups, and spatial scales it covers, the CESTES database provides an important opportunity for synthetic trait-based research in community ecology

LA NICHE ÉCOLOGIQUE: CONCEPTS, MODÈLES, APPLICATIONS

This thesis is an investigation of the niche concept and of some related major theoretical frameworks: the niche theory and neutral theory in ecology, the niche construction theory in evolutionary biology, and stem cell niche in intra-organism ecology. The first chapter traces the history of the niche concept and compares the niche theory to a competing theory, the neutral theory. The niche concept appears to be an explanans of species diversity and ecosystem structure. The second chapter compares the standard evolutionary theory to the theory of niche construction, in which an organism can affect its environment and thus influence the selection to come. We show how to characterize this confrontation in terms of time scales of processes involved, which allows us to identify the range of validity truly unique to the theory of niche construction more explicitly than it has been in the past. The third chapter develops the research of the previous two chapters in the modeling of a gene therapy as a process of competition and ecological niche construction by cells. We present a family of models applied to different time scales of cellular dynamics, among which the careful modeler can not choose without specific experimental results. We conclude on the conceptions of the relationship between an organism and its environment attached to the various facets of the concept.Cette thèse est une enquête sur le concept de niche et quelques grands cadres théoriques qui y sont apparentés: la théorie de la niche et la théorie neutraliste en écologie, la théorie de la construction de niche en biologie évolutive, et la niche des cellules souches en écologie intra-organisme. Le premier chapitre retrace l'histoire du concept de niche et confronte la théorie de la niche à une théorie concurrente, la théorie neutraliste. Le concept de niche apparaît comme devant être un explanans de la diversité des espèces et de la structure des écosystèmes. Le deuxième chapitre confronte la théorie évolutive standard à la théorie de la construction de niche, dans laquelle un organisme peut modifier son environnement et ainsi influer sur la sélection à venir. Nous montrons comment caractériser cette confrontation en termes d'échelles temporelles des processus en jeu, ce qui nous permet d'identifier le domaine de validité véritablement propre à la théorie de la construction de niche plus explicitement qu'il ne l'a été par le passé. Le troisième chapitre développe les recherches des deux chapitres précédents dans le cadre de la modélisation d'une thérapie génique comme un processus écologique de compétition et de construction de niche par les cellules. Nous présentons une famille de modèles appliqués à différentes échelles temporelles de la dynamique cellulaire, entre lesquelles le modélisateur précautionneux ne saurait choisir sans résultats expérimentaux spécifiques. Nous concluons sur les conceptions de la relation entre un organisme et son environnement attachées aux diverses facettes du concept

L’incompressible complexité du réel et la construction évolutive du simple

G. Longo, M. Montévil, A. Pocheville. L’incompressible complexité du réel et la construction évolutive du simple. Article invité, actes du colloque : Complexité-Simplexité, (Berthoz, Petit, eds), Collège de France, 2014 (tous les articles). (IncompressReel.pdf).International audienceEn parcourant un fil conducteur de l'évolution darwinienne, on trouve çà et là la formation du simple, comme résultat de la complexité des trajectoires évolutives : par exemple, la variété, la richesse, la... complexité des Bauplan de la faune de Burgess et Ediacara (Gould, 1989) s'est transformée en la "simplicité" des Bauplan qui suivront, et de l'activité qu'ils rendent possible..

The Hitchhiker’s Guide to the Cancer Galaxy.How two critics missed their destination

International audienceTwo main theories aim at understanding carcinogenesis: the reductionist SMT locates cancer in cancer cells, while the organi-cist TOFT locates cancer at the tissue level. For TOFT, the 'cancer cell' is a phlogiston, SMT is an old paradigm which ought to be replaced. Recently two critics have argued that TOFT and SMT, despite their apparent strong incompatibilities, are actually compatible. Here we review their arguments. We show that these arguments are based on interpretation mistakes that become understandable once one grants that criticizing a paradigm from the point of view of another, in which words do not have the same signification, bears the risk of strong misunderstandings. These misunderstandings, in our experience, are common. We hope that this discussion will help clarifying the differences between TOFT and SMT

Les organismes et leur environnement : la construction de niche, l'hypothèse Gaïa et la sélection naturelle

International audienceCet article s'intéresse à la manière dont sont considérées les interactions entre les organismes et leur environnement dans deux champs scientifiques contemporains : l'hypothèse Gaïa et la théorie de la construction de niche, car ce sont eux qui ont ces dernières décennies le plus œuvré à proposer des approches théoriques nouvelles mettant en avant l'existence de relations dialectiques entre les organismes et leur environnement. Nous pensons que des ambiguïtés conceptuelles importantes sont à l’œuvre dans ces théories à propos des termes d'organisme et d'environnement. Plus précisément, le concept d'environnement étant un concept relationnel, nous montrons que des difficultés conceptuelles et théoriques importantes résultent d'un manque d'attention porté au statut des entités biologiques en jeu : de qui l'environnement est-il l'environnement? Le cœur de l'article s'attache à souligner et résoudre partiellement ces difficultés. Un rappel en première section de plusieurs thèses historiques à propos de la constitution des concepts de milieu et d'environnement au 18 e et 19 e siècle nous permet premièrement de rappeler l'importance du rôle joué par l'entité biologique considérée, deuxièmement de souligner l'originalité historique de l'hypothèse Gaïa et de la théorie de la construction de niche. Il nous permettra enfin, après l'analyse de la manière dont sont considérées les interactions organisme-environnement dans l'hypothèse Gaïa et dans la théorie de la construction de niche (sections 2, 3 et 4), de repérer des déplacements conceptuels importants ayant été opérés ces dernières décennies à propos des concepts de milieu ou d'environnement