ダーウィンを理解するための数学

大きな角を持つ鹿、光り輝くクジャク、複雑な棘で装飾された昆虫…それらは進化においてどのような役割を果たしているのでしょうか？信じられないことに、この言葉は社会で激しい議論を引き起こし続けています。それを「理論」の集合体に格下げしたいと考える中傷者から、それが何を意味するのかさえ理解していない頑固な擁護者まで、幅広い考えがあります。しかし、進化は事実です。複雑で「触れる」のが難しい事実。それをよりよく理解するために、私たちはその現象のいくつかを説明するモデルを作成するよう努めています。進化モデルにより、私たちは理解できないもの、まさに生命の本質を包括することができます。ダーウィンは数年間自分自身と自分の理論と格闘した後、すでにこのことを理解していました。そして数学のおかげで、今日私たちは進化の仕組みをもう少しよく理解できるようになりました。

動物とその角の

2 種類の昆虫を想像してみましょう。伝統的に、これらの節足動物は形態学的理由によって互いに区別されてきました。つまり、特定の数の部分があるかどうか、セグメントがどのように形成されているか、角があるかどうかなどです。この古典的な分類に従うと、冗長になることをお許しください。非常によく似た 2 匹の甲虫に遭遇します。しかし、いいえ、それらは 2 つの異なる種 (互いに生殖することができません) であり、長くて豊富な角や種皮の柔らかい突起など、まったく異なる装飾を示します。では、明らかに異なるこの 2 つの種を、まったく異なるものに近づけたのはなぜでしょうか?たとえば、鹿でも同様のことが起こります。これらの動物には大きな角が見られます。角は生きた組織のように成長し、内部には静脈と神経が入っています。角を折ると感染症を引き起こす可能性があります。また、木の枝に引っかかって不快です。

何に使えますか?防御力は？女性を惹きつけるため？カブトムシのような大きな角を持つシカが得るものは、その種の他のメンバーとの関係、つまり生殖、縄張り、資源と関係しています…これは、大きな尾、光沢のある色、または光沢のある色などの装飾を使用する他の無数の種でも起こります。その他のボディマークは、労力がかかり、着用者を危険にさらします。結局のところ、利益と害のバランスにより、特定の種の装飾品が有利になります。ただし、特定の種に限ります。なぜ他のものでは非常に似たものがないのでしょうか？これらの新しい種が由来する祖先種が、まったく異なる 2 種に分かれた原因は何でしょうか?この変化はどのようにして起こるのでしょうか?

数学的進化モデル

ノースウェスタン大学によって発表され、数学者が主導した最近の研究は、進化のこの部分がどのように機能するかについて少し光を当てています。 「装飾は自然界で存続します。[統計データを提供する]私たちの定量的モデルは、時間の経過とともに起こる装飾上の争いの結果、種が2つの亜種に分けられることを明らかにしています。」と著者の1人で大学教授のダニエル・M・エイブラムスは説明する。ノースウェスタン大学。それほど特徴がなく、より穏やかな性格と、より目立たない外観を持つ他の動物の存在は、今度は他の遺伝子を永続させることを可能にします。長期的には、まったく異なる、進化的に (そして物理的に) 異なる 2 つの種が出現します。この進化がどのように支配されているかを確認するために、研究者らは、多くの異なる種の分布に関する数学的知識を応用しました。

シカから昆虫、さまざまな種類の鳥に至るまで、研究者たちはさまざまな種、亜種、および関連する個体の物理的な違いを研究しました。研究から浮かび上がったモデルは、これら 2 つの亜種がますます分化していくことを説明しています。1 つは非常に顕著な特徴を持ち、もう 1 つは非常に柔らかい特徴を持っています。中間サンプルはほとんどありません。たとえば、シカ科の動物の中に大きな角がある動物とない動物が見られるのはこのためです。 （キリンのように）小さく目立たない角を持つ鹿ではありません。これはクジャクや数え切れないほどの昆虫でも起こり、半分の対策は見つかりません。

数学モデルは、ある種がこれらの装飾によって区別される 2 つの亜種を示し始めたときに何が起こるかを予測します。そしてそれは他の進化モデルや自然界で観察されたものと一致します。このモデルは、かなり興味深い点を示しています。それは、遺伝的特性自体には依存しないということです。それぞれの装飾品は全く異なりますが、目的は似ています。それらには、まったく異なる適応と生理学的および解剖学的リソースが含まれます。しかし、それらは遺伝子選択と「性的」選択の間の「闘争」を示しています。私たちはこの闘いを直観的に理解していましたが、このような進化モデルのおかげでますます理解が深まりました。ダーウィンもおそらく子供の頃に楽しんだであろうモデル。