Wie hat sich Altruismus in der Biologie entwickelt?

Altruismus ist ein Thema, das ich schon früh in meinem Evolution and Behaviour Modell untersucht habe. Auf den ersten Blick scheint es gegen alles zu gehen, was die Natürliche Selektion vorhersagt. Eine altruistische Handlung ist eine, die einem anderen auf eigene Kosten zugute kommt. Da der wichtigste biologische Imperativ des Lebens darin besteht, dass sich Gene so oft wie möglich replizieren, um ihre Häufigkeit im Genpool zu erhöhen, warum sollten Tiere in einer Weise handeln, die ihre eigene Fitness verringert?

In dieser Situation kann die Fitness anhand der Anzahl der Nachkommen eines Tieres gemessen werden, da dies die Anzahl der Male widerspiegelt, die ein Gen wahrscheinlich weitergegeben wurde. Je mehr Nachkommen ein Tier hat, desto erfolgreicher ist sein Leben verlaufen.

Typen sozialer Interaktionen

Es gibt 4 Haupttypen sozialer Interaktionen mit anderen Mitgliedern der Population eines Individuums – Kooperation, Egoismus, Altruismus und Bosheit:

Betrachtet man die obige Tabelle, so würde man erwarten, dass die meisten Organismen nur kooperativ oder egoistisch handeln, da dies die einzigen Möglichkeiten sind, von denen sie profitieren. Egoistische Handlungen nützen nur diesem Individuum und haben keine Auswirkungen auf andere. Es überrascht nicht, dass diese Art von Verhalten sehr verbreitet ist und Dinge wie das Nichtteilen von Nahrung beinhaltet.

Kooperation hat auch viele Vorteile für ein Individuum. Die Gruppenjagd kann effektiver sein als die Einzeljagd und somit zu einem höheren Nahrungsertrag pro Individuum führen. Das Leben in einer größeren Gruppe verursacht den „Verdünnungseffekt“. Dieser beschreibt, wie das Leben in einer großen Gruppe die Chance verringert, dass ein Raubtier ein Individuum erwischt. Zusätzlich erhöht das Leben in einer größeren Gruppe die Wachsamkeit bei der Suche nach Raubtieren.

Dies hilft jedoch nur dann, wenn der Organismus, der das Raubtier entdeckt, die anderen alarmiert, was als altruistischer Akt betrachtet werden kann, da er die Aufmerksamkeit auf sich zieht und so eher von dem Raubtier angegriffen wird. Ein gutes Beispiel dafür sind Erdmännchengruppen, bei denen die erwachsenen Tiere auf ihren Hinterbeinen an höher gelegenen Aussichtspunkten Wache stehen und den Rest der Gruppe alarmieren, wenn sie ein Raubtier sehen.

Ist das eine Sache der Gene?

Wenn wir altruistische Handlungen auf der Ebene eines Individuums betrachten, scheint es schwer vorstellbar, wie sich Altruismus entwickelt hat. Ein Altruist in einer Gruppe egoistischer Tiere wäre im Nachteil, da er zwar bereit wäre, anderen zu helfen, aber die anderen würden ihm nicht helfen. Daher würde stark dagegen selektiert werden und alle Gene für altruistische Eigenschaften würden schnell aus dem Genpool verschwinden.

In einer primär altruistischen Gruppe hätte ein egoistisches Individuum einen Vorteil gegenüber den anderen, da es zwar der Empfänger von altruistischen Handlungen sein kann, diese aber nicht erwidert. Das bedeutet, dass sie einen höheren Fortpflanzungserfolg haben würden und als Ergebnis würde das Allel für egoistische Handlungen schnell in der Häufigkeit innerhalb des Genpools zunehmen.

Subversion von innen

In Vervet-Affenpopulationen werden die Affen einen Alarmruf ausstoßen, um die anderen vor der Anwesenheit eines Raubtiers zu warnen – dies ist eine altruistische Handlung, da sie mehr Aufmerksamkeit auf sich lenken – was es wahrscheinlicher macht, dass sie von dem Raubtier angegriffen werden.

Sicherlich wäre ein Affe mit einer egoistischen Eigenschaft, der die anderen nicht warnt, im Vorteil, da er in der Lage wäre, leise zu entkommen, während das Raubtier die anderen angreift? Dies wurde von Darwin als „Subversion von innen“ beschrieben, da jede altruistische Gruppe schließlich ein egoistisches Individuum hervorbringen wird, das im Vorteil ist und daher die Häufigkeit dieses egoistischen Gens erhöht.

Auf der Ebene der Gruppe ist es jedoch möglich zu sehen, dass Gruppen, die alle, oder hauptsächlich Altruisten enthalten, in schlechten Jahren, in denen die Nahrung knapp ist, einen Vorteil gegenüber egoistischen Gruppen haben würden – infolgedessen könnten die egoistischen Gruppen alle sterben und einen größeren Anteil an Altruisten in der Population zurücklassen. In guten Jahren werden die egoistischen Gruppen jedoch besser abschneiden als die Altruisten, da sie all ihre Ressourcen darauf verwenden können, so viele Nachkommen wie möglich zu produzieren.

Die Theorie der Verwandtenselektion

Darwin schlug eine Theorie für die Evolution des Altruismus vor, die besagt, dass selbstaufopferndes Verhalten zwar für ein Individuum nachteilig ist, für die Gruppe jedoch von Vorteil sein kann. Allein scheint Darwins Theorie nicht auszureichen, um die Evolution von etwas zu erklären, das wie ein solches Paradoxon für die natürliche Auslese erscheint.

Im Jahr 1964 veröffentlichte Bill Hamilton seine Theorie der „Verwandtenselektion“ – auch inklusive Fitness genannt. Wenn wir Fitness als die Anzahl der Kopien eines Gens betrachten, die Sie an die nächste Generation weitergeben, können wir sehen, dass es, da Verwandte wahrscheinlich einige Ihrer Gene teilen, vorteilhaft sein kann, ihnen bei der Fortpflanzung zu helfen (ebenso wie Ihnen selbst). Indem Sie nahen Verwandten helfen, können Sie die Gesamtzahl der Kopien Ihrer Gene erhöhen, die an die nächste Generation weitergegeben werden.

Stellen wir uns ein Gen vor, das die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass ein Organismus altruistisch handelt, indem er z. B. seine Nahrung mit jedem teilt, dem er begegnet, dann würde das keinen Vorteil bringen.

Wenn dieser Organismus jedoch seine Nahrung nur mit seinen Verwandten teilt und diese zusätzliche Nahrung ihm hilft, seinen Fortpflanzungserfolg zu erhöhen, dann können wir sehen, wie ein altruistisches Allel in einer Population an Häufigkeit zunehmen könnte. Diese Theorie setzt nicht voraus, dass ein Organismus in der Lage ist, seine Verwandten zu erkennen, da in sozialen Populationen die Verwandten normalerweise nahe beieinander leben.

Kuckucke haben sich entwickelt, um diese fehlende Fähigkeit, zu erkennen, wer tatsächlich mit ihnen verwandt ist, auszunutzen, da sie ihre Eier in Dunnocknester legen. Auf den ersten Blick mag der Anblick einer Dunnock, die ein Kuckucksküken füttert und versorgt, wie ein altruistischer Akt seitens der Dunnock erscheinen, aber in Wirklichkeit ist dies nur deshalb so, weil die Dunnock nicht erkennt, dass das Kuckucksei kein eigenes ist – selbst wenn das Kuckucksküken zuerst schlüpft und die anderen Eier aus dem Nest verdrängt.

Verwandtschaft

Hamiltons Regel definiert die Bedingungen, unter denen ein Gen, das Altruismus fördert, in der Population an Häufigkeit zunehmen würde:

Wenn A der Altruist und B der Nutznießer ist. Wenn A B hilft, erleidet A einen Preis, indem es die Anzahl seiner Nachkommen verringert, aber B profitiert davon und hat mehr Nachkommen, als es ohne A’s Hilfe gehabt hätte. Wenn B eng mit A verwandt ist, dann wird der Nutzen von B auch A zugute kommen, da sie einige der gleichen Gene teilen.

Verwandtschaft ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Gen in einem Individuum eine identische Kopie eines Gens in einem anderen Individuum ist, durch Abstammung. Sie ist also bei Geschwistern höher (50 % Chance, das gleiche Gen zu teilen) als bei Cousins und Cousinen (12,5 % Chance, das gleiche Gen zu teilen). Wenn die durch die Hamilton-Regel beschriebene Ungleichheit erfüllt ist, dann ist es evolutionär vorteilhaft für A, B auf A’s eigene Kosten zu helfen.

Altruismus in Bienenvölkern

Diese Theorie der Verwandtenselektion funktioniert gut, um altruistische Handlungen in sozialen Insektenpopulationen zu erklären. Zum Beispiel verbringen sterile Arbeitsbienen in Bienenvölkern ihr Leben damit, sich um die Bienenkönigin zu kümmern, da dies der beste Weg für sie ist, um sicherzustellen, dass einige ihrer Gene weitergegeben werden, da sie sich selbst nicht fortpflanzen können.

Arbeiterbienen haben Stacheln und greifen Raubtiere an, die ihrem Nest zu nahe kommen – wenn sie das Raubtier stechen, bleibt der Stachel in dem Raubtier stecken und die Biene stirbt. Die Evolution dieses selbstmörderischen Verhaltens macht nur Sinn, wenn wir bedenken, dass das Nest voll von Verwandten dieser Biene ist und dass sie, wenn sie diese beschützen, in der Lage sein werden, Nachkommen mit Kopien desselben Gens wie die Arbeiterameise zu zeugen.

Dies zeigt, dass altruistisches Verhalten nicht das Paradoxon der natürlichen Selektion ist, das es zu sein scheint. Wenn wir die Verwandtenselektion betrachten, können wir sehen, dass die Organismen immer noch so handeln, dass die Präsenz eines Allels in einer Population maximiert wird. Die Bedingungen für die Ausbreitung eines altruistischen Gens sind durch die Hamilton-Regel gegeben, und wenn diese Ungleichheit erfüllt ist, ist es für ein Individuum vorteilhaft, sich dem anderen gegenüber altruistisch zu verhalten – dies erklärt die unterschiedlichen Niveaus von altruistischem Verhalten gegenüber verschiedenen Verwandten. John Haldane sagte einmal: „Ich würde gerne mein Leben für zwei Brüder oder acht Cousins geben.“

Möchten Sie mehr über Biologie oder Evolution lernen?

Ist die Wissenschaft hinter dem Leben und der Evolution faszinierend für Sie? Melden Sie sich für unsere preisgekrönte Biology Summer School an, wo Sie tief in Themen wie DNA, RNA, Zelltheorie und vieles mehr eintauchen werden. Wenn Sie sich mehr für Medizin interessieren, bieten wir alternativ eine zweiwöchige Medical Summer School an, in der Sie die neuesten Fortschritte auf dem Gebiet der Medizin kennenlernen können.

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.