空间种群扩张促进实验性囚徒困境中合作的演化
种群与进化
2013-11-13 v1 生物物理
摘要
合作在自然界中无处不在，但解释其存在仍然是一个核心的跨学科挑战。在囚徒困境博弈中，合作最难以解释，因为尽管合作者提高了平均适应度，但在与背叛者的直接竞争中总是失败。本文展示了空间种群扩张这一普遍的自然现象如何促进合作的演化。我们在芽殖酵母酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中构建了一个实验性囚徒困境博弈，结果表明，尽管在非扩张条件下合作者输给背叛者，但在空间扩张种群中合作者的频率会增加。荧光标记的菌落显示出合作者与背叛者的遗传分离，随后随着合作者扇形区超越相邻的背叛者扇形区，合作者频率增加。结合基于格点的空间模拟，我们的结果表明，空间种群扩张通过以下方式驱动合作的演化：(1)在种群前沿增加正向遗传同质性，以及(2)选择最大化局部 deme 生产力的表型。因此，空间扩张创造了一种选择力，使富含合作者的 deme 以“最快者生存”的方式超越相邻的富含背叛者的 deme。我们得出结论，仅菌落生长就能促进合作并阻止微生物中的背叛。我们的结果可扩展到其他具有空间受限扩散且经历分布区扩张的物种，包括病原体、入侵物种和人类。
引用
@article{arxiv.1311.2646,
title = {Spatial population expansion promotes the evolution of cooperation in an experimental Prisoner's Dilemma},
author = {J. David Van Dyken and Melanie J. I. Muller and Keenan M. L. Mack and Michael M. Desai},
journal= {arXiv preprint arXiv:1311.2646},
year = {2013}
}