Tekst ukazał się w „Filozofuj!” 2020 nr 2 (32), s. 40–41. W pełnej wersji graficznej jest dostępny w pliku PDF.
Braterstwo drzew
Zaraz, zaraz… a co z przywiązaniem niektórych psów, w skrajnych przypadkach zdolnych do poświęcenia życia w obronie właściciela? Co z szympansami bonobo, które potrafią opiekować się rannymi towarzyszami?
Coraz liczniejsze przykłady zachowań altruistycznych odwiodły badaczy od uproszczonej ponurej wizji relacji między organizmami. Okazało się, że kooperacja i altruizm są powszechniejsze, niż się wydaje, i występują nie tylko wśród zwierząt. W książce Sekretne życie drzew pisarz i leśnik Peter Wohlleben opisał proces wzajemnego dokarmiania się buków. Drzewa chore otrzymują dodatkowe substancje odżywcze od zdrowych. Umożliwia to podziemna siatka grzybni oplatająca systemy korzeniowe drzew, która wspomaga proces wymiany życiodajnych substancji.
Podobnie sympatycznych zjawisk jest w przyrodzie więcej, ale niech nie przesłonią nam faktu istnienia konkurencji i wrogości. Sam Wohlleben wspominał m.in. walkę o zasoby między drzewami należącymi do odmiennych gatunków.
Obserwując kolejne przypadki zachowań egoistycznych i altruistycznych, naukowcy stanęli przed wyzwaniem: jak wyjaśnić istnienie tych biegunowo odległych zjawisk w ramach teorii ewolucji? Rozgorzała debata.
Pomysł pana Smitha
Nie wiadomo dlaczego, ale badaczy nadal znacznie bardziej dziwiły przypadki współpracy i wzajemnej pomocy wśród organizmów niż walka czy agresja. W poszukiwanie wyjaśnień zaangażowali się przedstawiciele rozmaitych nauk szczegółowych. Dzięki ich wysiłkom odkryto niektóre źródła zachowań altruistycznych: genetycy wskazali na dobór krewniaczy, etolodzy na rozwój empatii wśród naczelnych, zaś biolog John Maynard Smith sięgnął po stosunkowo młodą matematyczną teorię, która do tej pory służyła przede wszystkim… ekonomistom.
Ewolucja to jest biznes
Mowa o teorii gier, czyli matematycznej teorii konfliktu interesów. Jej głównym zadaniem jest modelowanie sytuacji, w której co najmniej dwie osoby konkurują o jakieś dobra oraz każda z nich ma do wyboru dwie lub więcej strategii działania. Takie sytuacje ilustruje się za pomocą tabelek zwanych macierzami wypłat, które unaoczniają, jakie konsekwencje czekają gracza stosującego daną strategię.
Smith zauważył, że graczami nie muszą być racjonalni biznesmeni. Również konflikt przedstawicieli tego samego gatunku o zasoby można zinterpretować w ramach teorii gier. Rolę, którą u ludzi podczas wybierania strategii pełni racjonalność, u innych organizmów zastępują presja selekcyjna i dobór naturalny. W uproszczeniu: to nie świadome decyzje, lecz mutacje prowadzą do wyboru strategii przez przedstawiciela danego gatunku. Jeśli mutacja/strategia jest korzystna, to w następnym pokoleniu pojawi się procentowo większy udział osobników z tą mutacją. To tak, jakby część spośród dzieci wspominających sukcesy brutalniejszego kolegi podczas ostatniego meczu zdecydowała, że w następnym też zagra ostrzej niż zwykle.
Jastrzębie przeciw gołębiom
Wróćmy do pytania o altruizm. Dlaczego wszystkie osobniki danego gatunku nie decydują się być bezwzględnymi brutalami eliminującymi każdego napotkanego konkurenta? Odpowiedź jest prosta: to nieoptymalna strategia, więc presja selekcyjna jej nie faworyzuje. Dlaczego nieoptymalna?
Dowodu dostarcza prosta gra zwana jastrzębie vs. gołębie, szczegółowo opisana w książce Richarda Dawkinsa Samolubny gen. Załóżmy, że członkowie pewnej populacji zwierząt konkurują o ograniczone zasoby pożywienia. W starciu zawsze bierze udział tylko dwóch z nich i każdy ma do wyboru dwie strategie. Jeśli zdecyduje się walczyć, można go nazwać jastrzębiem. Jeśli jednak ogranicza się do pozoranctwa i ucieka w momencie rzeczywistego ataku, jest gołębiem. Przyjmijmy, że zdobycie pożywienia to 50 punktów zwiększających szansę na przekazanie swoich genów kolejnemu pokoleniu.
Istnieją następujące możliwości:
– jastrząb trafia na gołębia i natychmiast go przegania, zyskuje wówczas całe 50 punktów, a gołąb zero,
– jastrząb trafia na jastrzębia, toczą walkę i zostają ranne, zatem każdy traci 25 punktów, gdyż pożywienie nie było warte okaleczenia,
– gołąb trafia na gołębia, długo trwa pokaz sił, aż wreszcie jeden z nich rezygnuje, lecz zarówno zwycięzca, jak i pokonany otrzymują karę – tracą 10 punktów za zmarnowany czas.
Statystycznie każdy gołąb może się spodziewać połowy wygranych pojedynków z drugim gołębiem. Aby obliczyć jego sumaryczny wynik, należy uwzględnić obie sytuacje: zwycięstwo i porażkę. Ma 50% szans na zwycięstwo, czyli w co drugiej walce otrzymuje 40 pkt (50 pkt za zwycięstwo – 10 pkt kary). Niestety w co drugim pojedynku traci 10 pkt (0 pkt za przegraną – 10 pkt kary). Sumując, nasz gołąb dostaje średnio 15 pkt. Grę ilustruje tabela nr 1.
Tabela nr 1
| Gracz 2 jastrząb |
Gracz 2 gołąb |
|
| Gracz 1 jastrząb |
(-25, ‑25) | (50, 0) |
| Gracz 1 gołąb |
(0, 50) | (15, 15) |
W nawiasach liczba po lewej oznacza wypłatę gracza numer 1, po prawej gracza numer 2.
Właściwe proporcje
Jeśli w populacji jest niewiele jastrzębi, wówczas dla każdego z nich istnieje duże prawdopodobieństwo napotkania gołębia i łatwy łup w postaci 50 punktów. Taka sytuacja sprzyja jastrzębiom, więc w kolejnych pokoleniach ich liczba się zwiększy. W pewnym momencie zbyt często zacznie dochodzić do krwawych walk i sytuacja odwróci się na korzyść spokojnych gołębi. Czy istnieje taka proporcja gołębi i jastrzębi, która nie będzie już nikogo faworyzować w naszej grze? Tak. Można policzyć, że stabilność jest osiągana, gdy na 12 osobników 7 to jastrzębie, a 5 gołębie. Takie proporcje są skutkiem strategii stabilnych ewolucyjnie.
Przypuszcza się, iż ewolucja prowadzi do rozprzestrzeniania się i utrwalania strategii stabilnych. Ta swoista logika ewolucji odpowiadać musi za wykształcanie się licznych wzorców zachowań. Przyczynia się do eliminacji nadmiernej agresji i pokazuje, że konkurencja nie zawsze musi być krwawa.
Pomocna matematyka
Omówiona gra to tylko prosty model o arbitralnie przyjętej punktacji. W rzeczywistości na konkurencję w przyrodzie wpływa masa czynników, a zyski w różnych sytuacjach należałoby różnie szacować. Niemniej ukazuje podstawowe prawa konfliktu, które mogą być (i są!) uszczegóławiane przez badaczy. Sam Richard Dawkins omówił rozszerzenie gry jastrzębie vs gołębie o strategie pozera, rezydenta i odwetowca.
Naukowe modele nie odzwierciedlają ściśle rzeczywistości. Są raczej niczym mapy, które pomagają się po niej poruszać. Dobrze rozumiał to John Maynard Smith, być może dlatego, że studiował nauki inżynieryjne. Wiedział, że najlepszym narzędziem do sporządzania takich map jest matematyka, stąd pomysł zaangażowania jej w problemy biologii ewolucyjnej. Tym sposobem po raz kolejny królowa nauk wspomogła swoich poddanych.
Bartosz Kośny – magister filozofii, zainteresowany filozofią nauki, filozofią przyrody i logiką. Lubi górskie wędrówki i spory na forach internetowych.
Tekst jest dostępny na licencji: Uznanie autorstwa-Na tych samych warunkach 3.0 Polska.
< Powrót do spisu treści numeru.
Ilustracja: Florianen vinsi’Siegereith
Trochę interesuje się lasem. Więc baczniej zwróciłem uwagę na owego “samego Wohllebena”. I jego teorie o wspólnocie buków w lesie — powiązanych z sobą systemem wzajemnego dokarmiania przez siatkę grzybni wiążących ich korzenie.
Jeśli jednak przyjmiemy, że pojedynczy buk jest oddzielnym osobnikiem oraz taki też jest grzyb, którego pojedynczy osobnik zajmuje olbrzymi obszar leśny zasiedlany przez wiele drzew, m.in. buków, to bardziej prawdopodobne jest zasilanie fragmentu grzybni przez pozostały obszar grzyba, gdy z jakąś cząstką coś się dzieje. Czyż nie jest to bardziej zrozumiałe i naturalne? W końcu podobnie jest z człowiekiem: jak go boli, to próbuje uśmierzać własny ból: różnymi sposobami.
Jednocześnie trzeba mieć świadomość, że na pustym polu, lub na obszarze wyciętego lasu może się pojawić, i pojawia się setki i tysiące siewek buków, brzóz, sosen (na powierzchni jednego metra kwadratowego). W sposób naturalny, walcząc o przetrwanie wygrywają te osobniki, które natrafiają na lepsze fragmenty mikrośiedliska, lub są silniejsze, odporniejsze, i do czasu starości z tych milionów siewek pozostaje 150 — 500 sztuk dorosłych osobników. To nie jest element ich altruistycznego spojrzenia na sąsiedztwo i nie ma wielkiego związku z jakąkolwiek grą.
Zdaję sobie sprawę, że ludzie próbują wprząc naturę we własne na nią pomysły. Lecz póki co jesteśmy za “maluczcy” by wyrażać” butne mniemania o rozpoznaniu natury, jej cech i zasad, choć wielu ekologistów przypisuje naturze określone cele, a nawet zapisuje w prawie konkretne zadania, które natura ma wypełniać (np. wyjątkowe bogactwo tzw. różnorodności w parkach narodowych czy rezerwatach). Oczywiście jest to fałsz, czy jakby to określił Bocheński — to ordynarny zabobon.
Póki wielkich ludzkich wysiłków natura wciąż jest tajemnicza i nieodgadniona.