Принцип гандикапа — спорная гипотеза, предложенная израильским биологом Амоцем Захави в 1975 году. Она призвана объяснить, как «выбор сигнала» во время выбора партнера может привести к «честной» или надежной сигнализации между самцами и самками животных, которые имеют очевидную мотивацию блефовать или обманывать друг друга. [2] [3] [4] Принцип гандикапа предполагает, что вторичные половые признаки являются дорогостоящими сигналами , которые должны быть надежными, поскольку они стоят сигнализатору ресурсов, которые особи с меньшим количеством определенного признака не могли бы себе позволить. Принцип гандикапа далее предполагает, что животные с большей биологической приспособленностью сигнализируют об этом через поведение гандикапа или морфологию , которая эффективно снижает общую приспособленность. Центральная идея заключается в том, что сексуально выбранные признаки функционируют как демонстративное потребление , сигнализируя о возможности позволить себе растрачивать ресурс. Затем получатели знают, что сигнал указывает на качество, потому что сигнализаторы низкого качества не способны производить такие расточительно экстравагантные сигналы. [5] [6] [7] [8] [9]
Принцип гандикапа поддерживается игровым моделированием, представляющим такие ситуации, как выпрашивание пищи птенцами, сигналы отпугивания хищников и демонстрация угроз. Однако честные сигналы не обязательно являются дорогостоящими, что подрывает теоретическую основу принципа гандикапа, который остается неподтвержденным эмпирическими данными.
Принцип гандикапа был предложен в 1975 году израильским биологом Амоцем Захави . Он утверждал, что выбор партнера, включающий то, что он назвал «выбором сигнала», приведет к «честной» или надежной сигнализации между самцами и самками животных, даже если они заинтересованы в блефе или обмане друг друга. Принцип гандикапа утверждает, что вторичные половые признаки являются дорогостоящими сигналами, которые являются надежными индикаторами качества сигнализатора, поскольку они стоят сигнализатору ресурсов, которые не могли себе позволить особи более низкого качества. [2] [3] [10] Общность явления является предметом некоторых споров и разногласий, и взгляды Захави на масштаб и важность гандикапов в биологии не были приняты основной тенденцией. [11] [12] Тем не менее, эта идея была очень влиятельной, и большинство исследователей в этой области полагают, что теория объясняет некоторые аспекты общения животных. [13] [14] [15]
Принцип гандикапа изначально был спорным; [5] [6] [7] [8] Британский биолог Джон Мейнард Смит был заметным ранним критиком идей Захави. [9] [16] [17]
Однако принцип гандикапа получил более широкое признание, поскольку он поддерживается моделями теории игр , в частности, моделью сигнальной игры шотландского биолога Алана Графена 1990 года . [1] По сути, это было повторное открытие модели сигнализации рынка труда канадско -американского экономиста Майкла Спенса , [18] где соискатель на работу сигнализирует о своих качествах, заявляя о дорогостоящем образовании. В модели Графена качество ухаживающего самца сигнализируется инвестициями в экстравагантную черту — похожую на хвост павлина . Сигнал надежен, если стоимость его производства для сигнализатора пропорционально ниже для сигнализаторов более высокого качества, чем для сигнализаторов более низкого качества. [1]
Серия статей американского биолога Томаса Гетти показала, что доказательство Графена принципа гандикапа зависит от критического, упрощающего предположения, что сигнализаторы обменивают затраты на выгоды аддитивным образом, аналогично тому, как люди вкладывают деньги, чтобы увеличить доход в той же валюте. [19] [20] [21] [22] Это проиллюстрировано на рисунках из Johnstone 1997, которые показывают, что оптимальные уровни сигнализации различны для низко- и высококлассных сигнализаторов. [13] Обоснованность предположения о том, что затраты и выгоды являются аддитивными, была оспорена в его применении к эволюции сексуально отбираемых сигналов . Можно предположить, что, поскольку приспособленность зависит от производства потомства, это мультипликативная, а не аддитивная функция репродуктивного успеха. [23]
Дальнейшие игровые теоретические модели продемонстрировали эволюционную стабильность сигналов с недостатками в попрошайничестве птенцов [24] , в сигналах, отпугивающих хищников [25] и в демонстрациях угроз. [26] [27] В классических моделях с недостатками попрошайничества в теории игр предполагается, что все игроки платят одинаковую сумму за подачу сигнала заданного уровня интенсивности, но различаются по относительной ценности получения желаемого ответа (пожертвования) от получателя. Чем голоднее птенец, тем больше пищи представляет для него ценность, и тем выше оптимальный уровень сигнализации (чем громче его щебетание). [24]
Контрпримеры к моделям гандикапа появились раньше самих моделей гандикапа. Модели сигналов (такие как демонстрация угрозы ) без каких-либо затрат на гандикап показывают, что то, что биологи называют дешевыми разговорами, может быть эволюционно стабильной формой общения. [28] Анализ некоторых моделей попрошайничества показывает, что стратегии отсутствия общения не только эволюционно стабильны, но и приводят к более высоким выплатам для обоих игроков. [29] [30] В выборе партнера человеком математический анализ, включая моделирование Монте-Карло, предполагает, что дорогостоящие черты должны быть более привлекательными для другого пола и встречаться гораздо реже, чем недорогие черты. [31]
Вскоре было обнаружено, что честные сигналы не обязательно должны быть дорогостоящими при честном равновесии, даже при конфликте интересов. Этот вывод был впервые показан в дискретных моделях [32] [33] , а затем в непрерывных моделях . [34] [35] [36] Аналогичные результаты были получены в моделях конфликта : проявления угрозы не обязательно должны быть помехами, чтобы быть честными и эволюционно стабильными. [37]
В 2015 году Саймон Хаттеггер и его коллеги написали, что различие между «индексами» (неподдельными сигналами) и «поддельными сигналами», имеющее решающее значение для аргумента в пользу принципа гандикапа, является артефактом сигнальных моделей. Они продемонстрировали, что при отсутствии этой дихотомии стоимость не может быть единственным фактором, контролирующим сигнальное поведение, и что на самом деле это «вероятно не самый важный» фактор, действующий против обмана. [38]
Дастин Дж. Пенн и Сабольч Самадо в 2019 году заявили, что до сих пор нет эмпирических доказательств эволюционного давления на расточительную биологию или действия, и предложили отказаться от принципа гандикапа. [39]
Принцип гандикапа предсказывает, что сексуальное украшение или любой другой сигнал, такой как явно рискованное поведение, должны быть дорогостоящими, если они должны точно рекламировать черту, имеющую значение для человека с конфликтующими интересами. Типичные примеры сигналов с недостатками включают пение птиц , хвост павлина, брачные танцы и беседки шалашников . Американский ученый Джаред Даймонд предположил, что некоторые рискованные формы человеческого поведения, такие как прыжки с тарзанки , могут быть выражением инстинктов, которые развились в результате действия принципа гандикапа. Захави привел церемонию дарения подарков потлач в качестве человеческого примера принципа гандикапа в действии: показная щедрость обходится дорого. Эту интерпретацию потлача можно проследить до использования церемонии Торстейном Вебленом в его книге «Теория праздного класса» в качестве примера « показного потребления ». [41]
Принцип гандикапа получает дополнительную поддержку, предоставляя интерпретации для поведения, которые вписываются в единый объединяющий геноцентрический взгляд на эволюцию и делая более ранние объяснения, основанные на групповом отборе, устаревшими. Классический пример - это стоттинг у газелей . Это поведение заключается в том, что газель изначально бежит медленно и высоко подпрыгивает, когда ей угрожает хищник, такой как лев или гепард . Объяснение, основанное на групповом отборе, состояло в том, что такое поведение может быть адаптировано для оповещения других газелей о присутствии гепарда или может быть частью коллективной модели поведения группы газелей, чтобы сбить гепарда с толку. Вместо этого Захави предположил, что каждая газель сообщала, что она более приспособлена, чем ее собратья. [4]
Захави изучал, в частности, аравийскую тимею , высокосоциальную птицу, с продолжительностью жизни 30 лет, которая, по-видимому, ведет себя альтруистично . Ее поведение помощи гнезду, когда птицы, не являющиеся родителями, помогают кормить, охранять и заботиться о птенцах, часто встречается среди неродственных особей. Следовательно, это не может быть объяснено родственным отбором , естественным отбором, действующим на гены, которые близкие родственники разделяют с альтруистической особью. Захави переосмыслил это поведение в соответствии со своей теорией сигнализации и ее коррелятом, принципом гандикапа. Альтруистический акт обходится дорого для донора, но может повысить его привлекательность для потенциальных партнеров. Эволюция этого состояния может быть объяснена конкурентным альтруизмом . [42] [43] [44]
Французский биолог Патрис Давид показал, что у вида стебельчатоглазых мух Cyrtodiopsis dalmanni генетическая изменчивость лежит в основе реакции на стресс окружающей среды, такой как изменчивое качество пищи, мужской половой орнамент, размах глаз. Он показал, что некоторые мужские генотипы всегда развивают большой размах глаз, но другие уменьшают размах глаз пропорционально ухудшению окружающей среды. Дэвид сделал вывод, что выбор самкой партнера дает генетические преимущества для потомства. [45]
Сигналы могут быть направлены на хищников с функцией демонстрации того, что преследование, вероятно, будет невыгодным. Например, стоттинг — это форма энергичных прыжков, которые делают некоторые газели , когда видят хищника. Поскольку это поведение не дает очевидной выгоды и, по-видимому, тратит ресурсы (уменьшая преимущество газели, если ее преследует хищник), оно, по-видимому, будет отобрано против. Однако это имело смысл, если рассматривать его как сигнал сдерживания преследования для хищников. Вкладывая немного энергии, чтобы показать льву, что у нее есть приспособленность, необходимая для избежания захвата, газель снижает вероятность того, что ей придется уклоняться от льва в реальной погоне. Лев, столкнувшись с демонстрацией приспособленности, может решить, что он не сможет поймать эту газель, и, таким образом, предпочтет избежать, вероятно, напрасной погони. Выгода для газели двойная. Во-первых, за небольшое количество энергии, вложенной в стоттинг, газели, возможно, не придется тратить огромную энергию, необходимую для уклонения от льва. Во-вторых, если лев на самом деле способен поймать эту газель, блеф газели может привести к ее выживанию в тот день (в случае, если блеф увенчается успехом). [46] Однако математический биолог Джон Мейнард Смит прокомментировал, что возможны и другие объяснения , например, что это был честный сигнал приспособленности, [47] или честный сигнал о том, что хищник был обнаружен, [48] и было трудно понять, как стоттинг может быть помехой. [47]
Другой пример – жаворонки , некоторые из которых отпугивают кречетов, посылая похожее сообщение: они поют , когда за ними гонятся, сообщая хищнику, что их будет трудно поймать. [49]
Теория нарушений иммунокомпетентности предполагает, что опосредованные андрогенами признаки точно сигнализируют о состоянии, обусловленном иммуносупрессивным действием андрогенов. [50] Эта иммуносупрессия может быть вызвана либо тем, что тестостерон изменяет распределение ограниченных ресурсов между развитием декоративных признаков и других тканей, включая иммунную систему , [51] либо тем, что повышенная активность иммунной системы имеет тенденцию запускать аутоиммунные атаки против гамет , так что подавление иммунной системы повышает фертильность . [52] Здоровые люди могут позволить себе подавлять свою иммунную систему, повышая уровень тестостерона, в то же время усиливая вторичные половые признаки и проявления. Обзор эмпирических исследований различных аспектов этой теории нашел слабую поддержку. [53]