NeoFronteras

Cooperación y evolución

Área: Biología,Cooperación — viernes, 17 de abril de 2009

Explican cómo la cooperación puede sobrevivir en un mundo darwinista de supervivencia de los más fuertes.

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Una de las cuestiones más interesantes que se plantean en la teoría evolutiva es cómo surge el comportamiento cooperativo que beneficia a otros miembros de la especie pero perjudica al individuo.
Esto es intrigante para los biólogos porque si sólo los más adaptados sobreviven, los genes que beneficien a toda la comunidad no deberían de durar mucho y el comportamiento cooperativo debería de desaparecer.
Jeff Gore, del MIT, ha estudiado esto último a través de la teoría de juegos y así entender cómo puede aparecer la cooperación en cultivos de levaduras. La ventaja de las levaduras es que, a diferencia de los humanos, al ser unicelulares, su “comportamiento” no está determinado por un sistema nervioso, un sistema emocional o un código cultural o racional de conducta. Su respuesta es meramente genética.
Según los resultados obtenidos si un individuo que coopera puede beneficiarse aunque sea ligeramente entonces puede sobrevivir aunque esté rodeado de individuos “egoístas” que no cooperan.
Por tanto, este estudio muestra un ejemplo concreto de cómo el comportamiento cooperativo puede ser compatible con la teoría evolutiva.
Según Gore es más fácil aplicar la teoría de juegos a las levaduras que a humanos. Esta teoría creada por Von Neumann y desarrollada posteriormente por Nash ha sido empleada tradicionalmente por economistas o estrategas militares, y usa determinadas herramientas matemáticas para intentar predecir el comportamiento racional de los individuos ante determinadas situaciones.
Gore y Alexander van Oudenaarden desarrollaron un experimento que empleaba levaduras y el metabolismo de la sacarosa, o azúcar común.
La sacarosa no es el azúcar favorito de las levaduras como fuente de alimento, pero lo pueden metabolizar (los microorganismos no comen, metabolizan) si no hay glucosa disponible. Para poder hacerlo necesitan romper ese disacárido en bloques más pequeños que la levadura pueda metabolizar mejor. Para ello necesita producir una enzima que se encargue de esta tarea. Gran parte de estos subproductos son dispersados libremente al medio y otras levaduras los pueden aprovechar. Pero la producción de la enzima exige el gasto de unos recursos.
De este modo podemos llamar levaduras cooperantes a aquellas que degradan la sacarosa segregando la enzima y no cooperantes o tramposas a aquellas que no lo hacen y simplemente se aprovechan del trabajo de las demás. Si todo el subproducto se difunde entonces no hay acceso preferente para las cooperantes y éstas mueren y desaparecen junto a los genes que determinan ese comportamiento.
Los investigadores observaron que las levaduras cooperantes tienen un acceso preferente de aproximadamente el 1% de lo que producen. El beneficio sobrepasa el coste de ayudar a los demás, permitiéndose así competir con éxito frente a las tramposas.
Además no importa las proporciones de un tipo u otro de levaduras en la población inicial. Al final siempre se llega a un equilibrio estable en el que tanto cooperantes como tramposas están presentes en una proporción dada.
Recordemos aquí que en teoría de juegos no es lo mismo, a la hora de tomar una posición, si el juego es a una tirada o es iterativo con muchas jugadas una tras otra. Tampoco la solución proporcionada por la teoría de juegos es siempre “la mejor”, como ocurre en el dilema del prisionero.
El resultado obtenido en este caso sugiere que las levaduras están jugando un juego que los teóricos llaman el juego o dilema de la ventisca (por desgracia los nombres de estos dilemas o juegos no son universales). El nombre viene de la situación en la que dos conductores se quedan atrapados con sus autos en la nieve debido a una ventisca. Cada uno puede decidir despejar el camino con una pala y salir, pero si uno no lo hace el otro debe de hacerlo si quieren salir, o bien quedarse atrapados los dos.
La mejor opción racional es desertar (no cooperar en la teoría de juegos) quedándose en el coche mientras que el otro le da a la pala. Sin embargo, el peor escenario es cuando ambos deciden no cooperan y ninguno vuelve a casa. Por tanto, la mejor estrategia es hacer siempre lo contrario de lo que hace el otro.
La misma regla se puede aplicar a las levaduras cooperativas o tramposas. Al igual que los conductores y sus vehículos, las levaduras que cooperan lo hacen porque hay un beneficio pequeño para ellas mismas. Sin embargo, cuando casi todas las levaduras cooperan es ventajoso no hacerlo y vive versa. Esta dinámica permite la coexistencia de cooperativistas y tramposas a la vez.
Algunos estudios han mostrado que en la naturaleza las levaduras portan un diferente número de copias del gen que produce la enzima en cuestión. Esta diversidad genética puede ser similar a largo plazo a la coexistencia de cooperativistas y tramposos en el laboratorio.
¿Alguien encuentra analogías con la sociedad humana?

Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original (resumen).
Foto cabecera: “My street” por zalgon, vía Flickr.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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14 Comentarios

  1. Alejandro Sánchez:

    Al final la cooperación será más válida que la competición en poblaciones que buscan relacionarse en forma más compleja. Este estudio viene a confirmar en parte el modelo matemático establecido en http://neofronteras.com/?p=1227

  2. lluís:

    ¿Analogías con la sociedad humana? Y tanto. Está bien claro que la sociedad humana coopera, al menos hasta cierto punto, si cada miembro de esa sociedad es retribuido de alguna forma por su “cooperación”, pero si la sociedad no retribuye al individuo o individuos cooperantes, estos se convierten fácilmente en tramposillos. Y encima existen los que nunca se han planteado cooperar y vivir simplemente del parasitismo social. Quizás más que de analogías podríamos hablar de un posible “principio de equivalencia”. Saludos.

  3. ___Emilio:

    Es difícil extrapolar la teoría de juegos a la vida real. No digo que sea imposible, digo que cuando ALGUIEN lo hace, lo hace con un sesgo y una intención.
    Y algunas (algunas) veces lo hace para arrimar el ascua a su sardina.
    Recuerdo que Von Neumann era un firme defensor del ataque por sorpresa a Rusia utilizando bombas nucleares porque “si no, lo harían ellos primero”…
    Gracias a Dios, esa postura -muy extendida en los años 40/50 del pasado siglo- no fue llevada a cabo.
    Evidentemente no habría rusos ni comunismo… pero el mundo sería un poco siniestro hoy, ¿no?

    Saludos!

  4. NeoFronteras:

    Estimado Emilio:
    Es verdad que Von Neumann abogó por el bombardeo nuclear y es verdad que la teoría de juegos (teoría limitada y no infalible) decía que el dilema del prisionero a “una tirada” abogaba por lo mismo. Pero Neumann tenía problemas personales como el de la invasión de su Hungría natal por parte de la URSS.
    Afortunadamente todos los demás fueron más cuerdos.

  5. NeoFronteras:

    Estimado LLuís:
    Efectivamente es la cooperación lo que define a las sociedades humanas. Los incentivos que refuercen esa cooperación son fundamentales, así como los correctivos a los que no cumplen las reglas. Todo sistema social o político se ha basado precisamente en todo esto.
    Si miramos los países más avanzados veremos que son los que más cumplen con la cooperación y menos “picaresca” contienen (y donde es más condenada). De ahí las dificultades de que un país salga del infradesarrollo si ya tiene instalada la picaresca en su seno y no es fácil llegar a otro “pacto social”.

  6. lluís:

    Lo expresó mejor Neo que yo mísmo.Efectivamente,por muy “modelnos” que podamos parecer lo cierto es que en este país se está muy bien instalado en la cultura del “Lazarillo de Tormes” con toda su carga de picaresca, sólo que pasada por la cosa esa de la caja en colores (que algunos llaman caja tonta y que yo definiría mejor como “caja desaprovechada” (o aprovechada por unos aprovechados)

  7. Alejandro Sánchez:

    Sobre la picaresca (o sea, corrupción en su amplio sentido) existe un modelo que indicaría cierto ciclicidad de evolución, justo aquí en esta web se publicó, en http://neofronteras.com/?p=916. Se puede superar tal estado, pero requiere de una dinámica de presión social donde, obviamente, la libertad de crítica, expresión e inconformismo son fundamentales.

  8. ___Emilio:

    Una pregunta fácil:

    – si fomentamos el desarrollo, ¿no estaremos acelerando el fin de los recursos y, por tanto, el fin del desarrollo?

    Llevo unos días dándole vueltas… y no llego a conclusiones más que “tarde o temprano el hombre se extinguirá” y cosas similares que más que tranquilizarme, me desasosiegan.

  9. NeoFronteras:

    Estimado Emilio:
    Eso mismo nos tortura a muchos, por desgracia no vemos muchas salidas dada la naturaleza y la sociedad humana. Aunque objetivamente hay soluciones.
    Lo primero es incentivar a toda costa la cooperación en su más amplio sentido, es la única manera en la cual los humanos hemos prosperado.
    Lo malo es que antes este tipo de conductas o aparecían espontáneamente o la sociedad de turno desaparecía. Había una dinámica con una velocidad tal que permitía el ajuste por evolución, incluso por evolución biológica.
    Ahora puede ocurrir que cuando nos demos cuenta del problema y estemos dispuestos a reaccionar sea demasiado tarde.
    De momento sufrimos, y mucho, la tragedia de los bienes comunales. No hay cooperación y todos nos dedicamos a explotar al máximo los recursos antes de que otros se los lleven. Así duraremos más bien poco.

  10. NeoFronteras:

    Por cierto, ya se habla del fin de la civilización por falta de alimentos:

    http://www.sciam.com/article.cfm?id=civilization-food-shortages

  11. ___Emilio:

    Hola Neo,

    ¿Has visto el trabajo del profesor Albert Bartlett? Creo que lo deja claro: el crecimiento de la población está a punto de ser positivo a pasar a negativo… y eso significa muerte por falta de recursos.
    Los irakíes, afganos, africanos, saben bastante ya de lo que significa guerra, hambre, destrucción, enfermedades a causa de la creciente pobreza… provocada, entre otras cosas, por el crecimiento imparable de su población (y el expolio de nuestra civilización… que se llama “lucha por los recursos” en los manuales de economía :) )
    En fin, que como veo, pocas soluciones hay… y si la solución es colaborar, se me va a hacer difícil decirle a mi vecino que comparta su pollo y su bmw con los demás… (ironía)

    Saludos y espero que colaboremos, consumamos menos, decrezcamos… sin mucho trauma.

  12. NeoFronteras:

    Lamentablemente a este tipo de expertos, como a Lovelock o Diamond se les hace el vacío en los medios de comunicación, sobre todo en España. Luego pasará como la burbuja inmobiliaria que ahora parece que nadie advirtió del desastre que se avecinaba, cuando en realidad se insultaba a los “agoreros” que lo avisaron.
    En cuanto al problema maltusiano, ya pasó y pasa actualmente en ciertos países. A pequeña escala, debido a las fronteras, ciertos países, como Ruanda, ya sufren lo que muchos sufrirán en el futuro, incluso con el mismo tipo de solución violenta.
    También es la razón por la que ciertos países nunca salen de pobres. La poca ventaja que puedan ganar en un momento dado es “invertida” en más población.
    Y el cambio climático y el colapso ecológico agravan aún más el problema. Cuando el Sáhara cubra toda África, ¿qué pasará? ¿Estaremos dispuestos a acogerlos? ¿Sería racional hacerlo?

  13. R.:

    Dice en una parte “en teoría de juegos no es lo mismo, a la hora de tomar una posición, si el juego es a una tirada o es interactivo con muchas jugadas una tras otra.”
    La palabra que debe ir no es “interactivo” sino “iterativo”.

  14. NeoFronteras:

    Gracias por señalar la errata.
    Ya ha sido corregida.

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