想象一下你是一隻弱小的孔雀,因不良基因或營養不良而變得虛弱。你希望吸引一隻雌孔雀,她主要關心你尾巴的長度。長出長尾巴會大大增強你的性吸引力,但這種累贅可能會阻止你逃脫捕食者,而更強壯的雄性則可以逃脫(被吃掉會大大降低你的交配機會)。
進化會讓你變得誠實,長出一條能反映你真實健康狀況的輕便尾巴嗎?還是會讓你冒著生命危險,透過培育具有欺騙性的華麗羽毛來冒險?
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對於孔雀來說,最佳策略——以及其他動物在交流時的最佳策略,從瞪羚在獅子面前炫耀其敏捷性到幼鳥乞求蠕蟲——可以使用博弈論來確定,博弈論是對不同決策如何影響遊戲結果的數學研究。在以繁殖後代為目標的進化遊戲中,猖獗的不誠實並非最佳策略:如果孔雀的尾巴永遠不誠實,雌孔雀將完全忽略這一特徵。但是,長期以來被認為是進化選擇的完美誠實,可能也不是理想的,正如現在的一些證據所表明的那樣。
在一項新研究中,博弈論家表明,部分誠實可能是動物交流的最佳策略。在對進化種群進行計算機模擬的過程中,研究人員發現,誠實與不誠實之間存在一個固定的比例,其中“訊號傳送者”(孔雀)並非完全誠實,而“接收者”(雌孔雀)也並非完全信任。“你實際上可以擁有一個穩定的情況,其中你擁有部分誠實的交流,”該研究的主要作者、卡內基梅隆大學的凱文·佐爾曼說。
部分誠實在理論上效果如此之好,以至於如果生物學家能夠在孔雀和其他動物身上實際觀察到它,它可能會取代長期以來但已破損的動物交流方式圖景。
“這是一個有趣的想法,得到了一個理論模型的支援,可能值得嘗試將其應用於貓鼬的乞求行為,”蘇黎世大學的行為生物學家瑪塔·曼瑟透過電子郵件說。“然而,這不是一個直接的測試。”
曼瑟和其他生物學家解釋說,很難控制動物行為中的所有因素,這使得很難根據新理論的預測來檢驗舊理論的預測。
幾十年來,關於動物如何以及為何交流的經典解釋一直是 障礙原則,該原則由進化生物學家阿莫茨·扎哈維於1975年首次提出。根據這一原則,所有動物訊號的發出都會付出代價,但動物是完全誠實的,因為欺騙的代價太高。例如,弱小的孔雀不會長出長尾巴,原因與窮人不會購買瑪莎拉蒂的原因相同:代價太高。(窮人面臨破產的風險;孔雀面臨死亡的風險。)
1990年,博弈論家 艾倫·格拉芬用數學證明了障礙原則在進化上是穩定的。在一種訊號增強訊號傳送者作為配偶的吸引力但降低其生存能力的遊戲中(就像孔雀的累贅尾巴一樣),當所有訊號傳送者都完全誠即時,成本和收益之間就達到了平衡。那時,一個被引入遊戲的騙子——例如,一隻長著長尾巴的虛弱孔雀——無法獲得優勢。在博弈論的支援下,障礙原則成為“萬能藥”,佐爾曼說。每當觀察到動物之間相互交流時,表明它們的訊號在進化上是穩定的,科學家們就認為這種行為必定會付出代價。
唯一的問題是,成本並非總是存在。“如果障礙原則是正確的,人們認為他們應該能夠在自然界中觀察到的各種訊號系統中觀察到訊號的成本,”德國馬克斯·普朗克進化人類學研究所的理論進化生物學家邁克爾·拉赫曼說。“而且這並非總是奏效。”
考慮一下想要儘可能長大變強的幼鳥。除非乞討是有代價的,否則雛鳥無論是否飢餓都應該向父母乞討食物。但是多年來的仔細實驗表明,對於大多數鳥類來說,乞討的成本很低。“這很容易做到,並且不會吸引捕食者,”佐爾曼說。
在格拉芬的訊號遊戲中,低訊號成本應該會導致雛鳥中出現失控的乞討,導致這種交流模式失去意義並消失。為了使廉價訊號保持穩定,進化必須在玩不同的遊戲。
在 1997 年的一篇論文中,理論生物學家卡爾·伯格斯特羅姆和他的同事們發現了另一個難題:為了使誠實保持穩定,訊號的成本——即使是誠實的訊號——也必須如此之高,以至於訊號傳送者和接收者都會覺得如果訊號從未進化出來會更好。科學家們不清楚這種情況是如何發生的。“僅僅確定一種進化上穩定的策略不足以告訴你進化是否真的能到達那裡,”華盛頓大學的伯格斯特羅姆說,他也是這項新研究的合著者。
在《英國皇家學會會刊》一月號中,佐爾曼、伯格斯特羅姆和加州大學歐文分校的西蒙·胡特格展示了部分誠實模型如何解決這兩個問題。對於昂貴和廉價的訊號而言,它在進化上都是穩定的,並且在計算機模擬遊戲中可以達到平衡點。
對於孔雀來說,部分誠實的工作方式如下:高質量的雄性總是會長出長尾巴,但低質量的雄性會是多型的,有些長出長尾巴,有些長出短尾巴。“因此,如果你看到一隻長著長尾巴的孔雀,那麼他更有可能是高質量的,而不是低質量的,但你不確定,”佐爾曼說。與此同時,雌孔雀不會被每一個搖曳而來的長尾巴所迷惑。“如果她看到長尾巴,她有時會選擇和他交配,有時會拒絕。”
當訊號便宜時,部分誠實的工作方式類似。飢餓的雛鳥總是會乞討,而不太飢餓的雛鳥有時也會乞討。“父母應該有時但不總是餵食乞討的雛鳥,並且永遠不應該餵食不乞討的雛鳥,”佐爾曼說。
這在理論上是一種成功的策略,但還需要進一步的研究來確定現實世界中的鳥類是否真的使用它。墨西哥國立自治大學研究藍腳鰹鳥父母與雛鳥之間互動的生物學家休·德拉蒙德說,鰹鳥的父母有時會忽略強烈乞討的雛鳥長達 20 分鐘,然後突然吐出食物,這種行為似乎與部分誠實模型一致。“但是,父母的反應是否反覆無常?”德拉蒙德問道。“還是他們在等待食物被充分預消化到可以反芻的程度?”
生物學家必須解開這些對動物行為的微妙解釋,以便回答有關誠實和欺騙進化的更大問題。“儘管佐爾曼模型的一些預測表面上是明確的,”德拉蒙德說,“對它們的測試可能會陷入含糊不清的境地。”
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