Математики доказали стратегическую выгоду медлительности

Тростниковая жаба (ага, Bufo marinus) успешно расселилась в Австралии благодаря большой скорости распространения.

Фотография: Wikimedia Commons

Кирилл Королёв, математик из Бостонского Университета, нашел редкий пример того, когда эволюция ставит в невыгодное положение биологический вид ради стратегической выгоды. Оказалось, что для видов, у которых наблюдается кооперация, более эффективной стратегией заселения новых территорий является медленное распространение, в отличие от классической победы «самого быстрого и приспособленного». Исследование опубликовано в Physical Review Letters, кратко с ним можно ознакомиться в Physics.

Автор использовал математическое моделирование для того, чтобы выяснить, как влияет кооперативность видов на межвидовую конкуренцию. Модель позволяла вычислить как меняется зависимость плотности особей с течением времени. Ключевыми параметрами, использовавшимися в расчете были скорость распростронения и порог Олли — величина плотности, необходимая для выживания кооперативных особей. Для простоты модель предполагала, что особи распределяются в одном измерении (вдоль одной линии) 

Всего математик провел два численных эксперимента. В первом из них рассматривали две равные популяции с разными скоростями распространения, причем быстрые особи составляли 100% процентов своей популяции. Такие условия приводили к «победе» медленных кооперативных особей (с высоким порогом Олли) в определенном интервале параметров — по словам Королёва, быстрые особи распространялись слишком «тонким» слоем, что приводило к их гибели.

Во втором эксперименте автор рассматривал особи одного вида, внутри которого были допущены мутации, увеличивающие скорость, например, животных. Оказалось, что при низкой кооперативности (низком пороге Олли) скорость распространения увеличивалась со временем. Вместе с тем, при высоком уровне кооперативности распространение со временем прекращалось и популяция «оседала» на месте.

По словам автора, такой результат может найти различные применения — от новых подходов к терапии рака до борьбы с вредителями. К примеру, известно, что раковые клетки обмениваются питательными веществами при росте — их можно рассматривать как кооперативные особи. Если каким-либо образом подействовать на них, увеличив степень кооперативности, то можно добиться результата, наблюдавшегося во втором эксперименте — остановки роста опухоли.

Владимир Королёв

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.