當人類生活在一起時，他們會一起工作——無論是建造城市還是隻是試圖為晚餐找些食物。但是，如果你可以在不自己動手的情況下仍然獲得對公共利益的貢獻的好處，你為什麼不選擇這個選項呢？你很可能因為害怕受到懲罰而遵守規則。
“懲罰的問題——為什麼它對進化生物學家和人類學家來說是一個有趣的問題——是（因為）這種行為如何進化尚不清楚，”哈佛大學進化動力學研究員，也是《科學》雜誌最新一期關於懲罰的研究的主要作者克里斯托夫·豪爾特說。
豪爾特和合著者，奧地利拉克森堡國際應用系統分析研究所的數學家卡爾·西格蒙德，設計了一個數學模型，該模型確定了群體在合作進行一項活動時的表現。他們認為，在任何這樣的社群中，都會有三種類型的個體：合作者，他們儘自己的一份力量並因其努力而獲得回報；背叛者，他們逃避責任但仍然從其他人的工作中獲益；以及懲罰者，他們懲罰背叛者。
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在執行多個版本的演算法後，並在每次試驗中調整不同的變數，研究人員發現，懲罰者必須占主導地位才能維持集體活動的成功。但是，具有諷刺意味的是，他們發現，如果懲罰者要佔據主導地位，那麼這項努力——無論是減少碳排放還是狩獵野牛——都必須是自願的。
豪爾特和西格蒙德透過引用狩獵採集社群中發生的事情來解釋他們令人費解的發現。最初，每個社群成員都會照顧自己的需求，比如靠在地上找到的蘑菇生存。最終，引入了武器，此時成員轉向狩獵以求生存。但是在合作和分享獵物幾周後，部落中的一名成員發現，他可以透過在其他人都在工作時躲在樹後而不參與狩獵來獲得好處。
在研究人員的第一次模擬中，參與狩獵是強制性的。豪爾特和西格蒙德說，在這些條件下，社群的其他成員開始注意到搭便車的人，並意識到，付出最少的努力卻獲得最大的回報來自於也成為一名背叛者。很快，所謂的背叛者開始主導這個群體，在這種情況下，這很可能導致狩獵作為一種生存手段的失敗，並迫使每個人恢復到靠蘑菇生存。
當將第四種個體引入模型時，情況並非如此：非參與者，在狩獵採集者的例子中，他們既不狩獵也不允許吃獵物。根據該模型，集體將隨後由懲罰者主導，他們將使每個人都遵守規則；懲罰背叛者，並透過這樣做阻止其他人採用他們的懶惰方式，從而維持狩獵的成功。
本質上，研究人員詳細描述了一個振盪週期：一些合作者可能會從一群非參與者中出現，他們相對於群體增加自己的收穫，並使其合作實踐成為規範。然後，合作者群體可能會被背叛者主導，他們會破壞所有人的利益。當背叛者接管時，懲罰者將不受歡迎，因為他們將不得不監督整個群體——這會給自己帶來高昂的代價。但是，該演算法已經指出，如果懲罰者在背叛者接管一個群體之前佔據主導地位，他們可以確保長期的合作……至少直到新的創新出現——比如加工食品——並且週期重新開始。
在同一期《科學》雜誌的一篇社論中，加州大學洛杉磯分校的人類學家羅伯特·博伊德和薩拉·馬修寫道，這項新研究“提供了第一個可以啟動懲罰進化的令人信服的機制”。
“本質上，我們在這裡看到的是警察和強盜之間的遊戲，”西格蒙德說。他解釋說，當活動是強制性的時候，強盜獲勝；當活動是可選擇的時候，警察獲勝。“如果有可能成為非參與者，那麼每個人都會成為警察，”他說。西格蒙德現在正在努力看看這些理論結果是否可以在實際的人類試驗中複製，在這些試驗中，學生參與公共物品博弈。