想象一下你是一只弱小的孔雀,因不良基因或营养不良而变得虚弱。你希望吸引一只雌孔雀,她主要关心你尾巴的长度。长出长尾巴会大大增强你的性吸引力,但这种累赘可能会阻止你逃脱捕食者,而更强壮的雄性则可以逃脱(被吃掉会大大降低你的交配机会)。
进化会让你变得诚实,长出一条能反映你真实健康状况的轻便尾巴吗?还是会让你冒着生命危险,通过培育具有欺骗性的华丽羽毛来冒险?
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对于孔雀来说,最佳策略——以及其他动物在交流时的最佳策略,从瞪羚在狮子面前炫耀其敏捷性到幼鸟乞求蠕虫——可以使用博弈论来确定,博弈论是对不同决策如何影响游戏结果的数学研究。在以繁殖后代为目标的进化游戏中,猖獗的不诚实并非最佳策略:如果孔雀的尾巴永远不诚实,雌孔雀将完全忽略这一特征。但是,长期以来被认为是进化选择的完美诚实,可能也不是理想的,正如现在的一些证据所表明的那样。
在一项新研究中,博弈论家表明,部分诚实可能是动物交流的最佳策略。在对进化种群进行计算机模拟的过程中,研究人员发现,诚实与不诚实之间存在一个固定的比例,其中“信号发送者”(孔雀)并非完全诚实,而“接收者”(雌孔雀)也并非完全信任。“你实际上可以拥有一个稳定的情况,其中你拥有部分诚实的交流,”该研究的主要作者、卡内基梅隆大学的凯文·佐尔曼说。
部分诚实在理论上效果如此之好,以至于如果生物学家能够在孔雀和其他动物身上实际观察到它,它可能会取代长期以来但已破损的动物交流方式图景。
“这是一个有趣的想法,得到了一个理论模型的支持,可能值得尝试将其应用于猫鼬的乞求行为,”苏黎世大学的行为生物学家玛塔·曼瑟通过电子邮件说。“然而,这不是一个直接的测试。”
曼瑟和其他生物学家解释说,很难控制动物行为中的所有因素,这使得很难根据新理论的预测来检验旧理论的预测。
几十年来,关于动物如何以及为何交流的经典解释一直是 障碍原则,该原则由进化生物学家阿莫茨·扎哈维于1975年首次提出。根据这一原则,所有动物信号的发出都会付出代价,但动物是完全诚实的,因为欺骗的代价太高。例如,弱小的孔雀不会长出长尾巴,原因与穷人不会购买玛莎拉蒂的原因相同:代价太高。(穷人面临破产的风险;孔雀面临死亡的风险。)
1990年,博弈论家 艾伦·格拉芬用数学证明了障碍原则在进化上是稳定的。在一种信号增强信号发送者作为配偶的吸引力但降低其生存能力的游戏中(就像孔雀的累赘尾巴一样),当所有信号发送者都完全诚实时,成本和收益之间就达到了平衡。那时,一个被引入游戏的骗子——例如,一只长着长尾巴的虚弱孔雀——无法获得优势。在博弈论的支持下,障碍原则成为“万能药”,佐尔曼说。每当观察到动物之间相互交流时,表明它们的信号在进化上是稳定的,科学家们就认为这种行为必定会付出代价。
唯一的问题是,成本并非总是存在。“如果障碍原则是正确的,人们认为他们应该能够在自然界中观察到的各种信号系统中观察到信号的成本,”德国马克斯·普朗克进化人类学研究所的理论进化生物学家迈克尔·拉赫曼说。“而且这并非总是奏效。”
考虑一下想要尽可能长大变强的幼鸟。除非乞讨是有代价的,否则雏鸟无论是否饥饿都应该向父母乞讨食物。但是多年来的仔细实验表明,对于大多数鸟类来说,乞讨的成本很低。“这很容易做到,并且不会吸引捕食者,”佐尔曼说。
在格拉芬的信号游戏中,低信号成本应该会导致雏鸟中出现失控的乞讨,导致这种交流模式失去意义并消失。为了使廉价信号保持稳定,进化必须在玩不同的游戏。
在 1997 年的一篇论文中,理论生物学家卡尔·伯格斯特罗姆和他的同事们发现了另一个难题:为了使诚实保持稳定,信号的成本——即使是诚实的信号——也必须如此之高,以至于信号发送者和接收者都会觉得如果信号从未进化出来会更好。科学家们不清楚这种情况是如何发生的。“仅仅确定一种进化上稳定的策略不足以告诉你进化是否真的能到达那里,”华盛顿大学的伯格斯特罗姆说,他也是这项新研究的合著者。
在《英国皇家学会会刊》一月号中,佐尔曼、伯格斯特罗姆和加州大学欧文分校的西蒙·胡特格展示了部分诚实模型如何解决这两个问题。对于昂贵和廉价的信号而言,它在进化上都是稳定的,并且在计算机模拟游戏中可以达到平衡点。
对于孔雀来说,部分诚实的工作方式如下:高质量的雄性总是会长出长尾巴,但低质量的雄性会是多态的,有些长出长尾巴,有些长出短尾巴。“因此,如果你看到一只长着长尾巴的孔雀,那么他更有可能是高质量的,而不是低质量的,但你不确定,”佐尔曼说。与此同时,雌孔雀不会被每一个摇曳而来的长尾巴所迷惑。“如果她看到长尾巴,她有时会选择和他交配,有时会拒绝。”
当信号便宜时,部分诚实的工作方式类似。饥饿的雏鸟总是会乞讨,而不太饥饿的雏鸟有时也会乞讨。“父母应该有时但不总是喂食乞讨的雏鸟,并且永远不应该喂食不乞讨的雏鸟,”佐尔曼说。
这在理论上是一种成功的策略,但还需要进一步的研究来确定现实世界中的鸟类是否真的使用它。墨西哥国立自治大学研究蓝脚鲣鸟父母与雏鸟之间互动的生物学家休·德拉蒙德说,鲣鸟的父母有时会忽略强烈乞讨的雏鸟长达 20 分钟,然后突然吐出食物,这种行为似乎与部分诚实模型一致。“但是,父母的反应是否反复无常?”德拉蒙德问道。“还是他们在等待食物被充分预消化到可以反刍的程度?”
生物学家必须解开这些对动物行为的微妙解释,以便回答有关诚实和欺骗进化的更大问题。“尽管佐尔曼模型的一些预测表面上是明确的,”德拉蒙德说,“对它们的测试可能会陷入含糊不清的境地。”
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