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# Biología# Biología evolutiva

El impacto de la selección familiar en el comportamiento

Las familias influyen en el comportamiento y rasgos a través de la competencia y la cooperación entre hermanos.

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Tabla de contenidos

En la naturaleza, las familias compiten entre sí por recursos como la comida. Esta competencia a menudo significa que nacen más bebés de los que pueden sobrevivir, lo que lleva a una lucha entre hermanos. La idea de la selección familiar analiza cómo estas dinámicas pueden influir en el comportamiento y los rasgos dentro de una familia.

Organismos Diploides y Reproducción

Los organismos se pueden clasificar como haploides o diploides según su composición genética. Los organismos haploides, como los musgos, tienen solo un conjunto de cromosomas, mientras que los organismos diploides, como los mamíferos, tienen dos. Para esta discusión, nos enfocamos en los organismos diploides, ya que ofrecen una visión más compleja de la herencia y la supervivencia.

Cuando los organismos diploides se reproducen, pueden mirar el estadio de una sola célula, llamado gametos, o el estadio de dos células, conocido como Genotipos. Cada enfoque ofrece una perspectiva diferente de cómo evolucionan los rasgos en las poblaciones.

Modelos Genéticos de Población

Para estudiar cómo se transmiten los rasgos a través de generaciones, los investigadores utilizan diferentes modelos:

Modelos Centrado en Genes

Estos modelos observan el pool genético general de una población. Asumen que hay una mezcla estable de genes en la población y se enfocan en cómo se distribuyen los genes a través de generaciones.

Modelos Centrado en Genotipos

En contraste, al considerar la fertilización interna, estos modelos se enfocan en los tipos de genotipos presentes y cómo interactúan. Consideran factores como tasas de supervivencia y parejas de apareamiento, permitiendo una vista más detallada de la variación genética y sus efectos en generaciones futuras.

Altruismo y Cooperación

El altruismo, o comportamiento desinteresado hacia los demás, especialmente la familia, es un tema clave. En los estudios genéticos, el altruismo se examina a menudo a través de la cooperación entre hermanos. Algunos modelos sugieren que el comportamiento altruista puede volverse más común en una población si los beneficios de ayudar a parientes superan los costos.

Hallazgos Clave sobre el Altruismo

  1. La probabilidad de que los rasgos altruistas se vuelvan comunes depende de cómo los genotipos se relacionan con sus rasgos.
  2. En escenarios con costos y beneficios claros, los modelos suelen ofrecer predicciones similares sobre el altruismo.
  3. Muchos estudios se centran en cómo ciertos rasgos, especialmente los altruistas, pueden persistir en una población a lo largo del tiempo.

Estabilidad de Variaciones Genéticas

La estabilidad de diferentes rasgos genéticos dentro de una población es un enfoque central en la biología evolutiva. Los investigadores están interesados en dos preguntas principales:

  1. ¿Qué condiciones permiten una mezcla estable de diferentes genotipos?
  2. Si tales condiciones existen, ¿también aseguran que estos genotipos permanezcan estables en el tiempo?

El altruismo se puede simplificar a un escenario donde un individuo puede elegir cooperar o actuar egoístamente, mientras que su hermano solo reacciona. Esto lleva a una comprensión más compleja de cómo se puede mantener la cooperación incluso cuando los individuos tienen sus propios intereses.

Dinámicas de Genotipos en Poblaciones

En grandes poblaciones diploides, cada individuo nace de un par de apareamiento. La descendencia hereda rasgos de sus padres, y tanto la composición genética como los factores ambientales influyen en las tasas de supervivencia. Las dinámicas en tales poblaciones pueden ser bastante complejas, con muchos genotipos diferentes posibles.

Suposiciones en la Dinámica de Genotipos

  • El sistema de apareamiento es fijo, lo que significa que pares específicos tienen más probabilidades de reproducirse.
  • Los rasgos de los padres determinan los rasgos de la descendencia.
  • Diferentes rasgos producen diferentes tasas de supervivencia según cómo interactúan entre sí.

Dadas estas suposiciones, es posible estudiar cómo cambia la frecuencia de diferentes genotipos a lo largo del tiempo, particularmente en respuesta a presiones ambientales.

Genotipos Evolutivamente Estables

Un genotipo se considera evolutivamente estable si puede persistir en una población a pesar de la presencia de otros tipos. Esto significa que si un pequeño número de individuos con un genotipo diferente entra en la población, no podrá tomar el control rápidamente.

Para determinar si un genotipo es estable, los investigadores observan cómo su tasa de producción se compara con la de la población general. Si un genotipo particular produce más descendencia en promedio, tiene una ventaja relativa y es más probable que permanezca estable.

Condiciones para la Estabilidad

Para ser estable, un genotipo debe:

  • Tener una tasa de producción que sea más alta que el promedio de la población.
  • Resistir la invasión por tipos mutantes que intentarían reemplazarlo.

Estas condiciones ayudan a clarificar las dinámicas evolutivas y las interacciones entre diferentes genotipos.

El Rol de las Dinámicas Familiares

En la selección familiar, las interacciones entre hermanos juegan un papel crucial. Los hermanos comparten genes, lo que significa que sus comportamientos entre sí pueden impactar significativamente su supervivencia colectiva.

Usando modelos basados en las dinámicas de las interacciones familiares, los investigadores pueden explorar cómo los comportamientos de los hermanos influyen en la composición genética general de una población. Por ejemplo, si cooperar con un hermano mejora la supervivencia, los genes asociados con esa cooperación serán favorecidos.

Juegos Dentro de las Familias

Las interacciones entre hermanos pueden estar estructuradas como un juego, donde pueden elegir cooperar o actuar egoístamente. Este planteamiento permite a los investigadores explorar patrones complejos de comportamiento y tasas de supervivencia que surgen cuando los hermanos interactúan.

Tipos de Interacciones

  1. Caso de Colaboración: Si ambos hermanos cooperan, maximizan sus posibilidades de supervivencia.
  2. Caso Alternante: Un hermano puede cooperar mientras el otro actúa egoístamente, afectando la supervivencia general.

Diferentes escenarios pueden llevar a distintos resultados, algunos promoviendo la cooperación entre hermanos mientras que otros pueden fomentar comportamientos egoístas.

Matrices de Pago y Estrategias de Supervivencia

Los investigadores a menudo utilizan matrices de pago para modelar los posibles resultados de diferentes interacciones entre hermanos. Estas matrices ayudan a clarificar los costos y beneficios asociados a la cooperación y acciones egoístas.

En el contexto del juego de donación, por ejemplo, los hermanos pueden elegir compartir recursos o actuar de manera independiente, y los resultados dependen en gran medida de cuánto tienen que ganar o perder con sus decisiones.

La Importancia del Vínculo Genético

Entender el vínculo genético es esencial para analizar la selección familiar. En organismos diploides, los hermanos completos comparten alrededor del 50% de sus genes, lo que significa que su éxito mutuo puede influir en su aptitud general. Cuanto más cercana sea la relación genética, más probable será que se manifiesten comportamientos cooperativos.

Teorías Clásicas

Teorías clásicas como la regla de Hamilton destacan cómo el vínculo genético puede promover el altruismo. Cuando los beneficios de ayudar a parientes superan los costos, el altruismo se convierte en un rasgo beneficioso que puede heredarse a través de generaciones.

Implicaciones para Entender el Comportamiento Humano

La selección familiar también proporciona información sobre el comportamiento humano, especialmente en relación con el altruismo y la cooperación. Las familias a menudo se ven como la unidad social principal en las sociedades humanas, desempeñando un papel crítico en nuestras interacciones y relaciones.

Entender la selección familiar puede ayudar a explicar por qué las personas a menudo se comportan altruistamente hacia los miembros de su familia. A la luz de los lazos genéticos, los individuos están motivados a mejorar la supervivencia de sus parientes, lo que en última instancia apoya su propia línea genética.

Conclusión

La selección familiar ofrece un marco atractivo para entender cómo las relaciones genéticas moldean comportamientos y rasgos dentro de las familias. Al examinar las interacciones entre hermanos, los investigadores pueden descubrir las dinámicas subyacentes que llevan a la cooperación o el egoísmo.

En esencia, esta área de estudio cierra la brecha entre la selección de parientes y la selección de grupo, proporcionando una visión completa de cómo las dinámicas familiares influyen en la evolución. A medida que continuamos explorando estos temas, obtenemos valiosas percepciones sobre las raíces evolutivas del altruismo, la cooperación y el comportamiento de diferentes especies en el mundo natural.

Fuente original

Título: Matrix game between full siblings in Mendelian populations

Resumen: We demonstrate that static evolutionary stability implies the stability of the corresponding interior equilibrium point in genotype dynamics, while a certain form of monotonicity ensures the global stability of a homozygote state. We apply our findings to familial selection in a diploid, panmictic population, where the survival rates of siblings within monogamous and exogamous families are determined by a matrix game, and the behavior is uniquely determined by an autosomal recessive-dominant or intermediate allele pair. We provide conditions for the existence of each homozygote. In our numerical investigations of the Prisoners Dilemma between siblings, we distinguish two scenarios: cooperation (collaborating case) or defector-cooperator strategy pair (alternating case) that maximizes the siblings survival rates. Based on the stability of the pure cooperator and defector states, we provide a potential classification of genotype dynamics. We find that the pure cooperator population cannot fixate in the alternating case. However, in the collaborating case, fixation is possible but not necessary, since bistability, coexistence, moreover, the monostable fixation of pure defector state can also occur due to the interplay between the phenotypic payoff function and the genotype-phenotype mapping, which collectively determine the outcome of natural selection. In donation game, the classical Hamiltons rule implies the fixation of the cooperation in all considered genotype-phenotype mappings. Author SummaryIn this article, we explore the dynamics among full siblings who can mutually aid each other for survival. The strategy (cooperator or defector) of each sibling is determined by Mendelian (dominant-recessive or intermediate) inheritance. The interaction between two siblings is modelled as a Prisoners Dilemma. We examine two scenarios: cooperation (collaborating case) and a defector-cooperator strategy pair (alternating case), aiming to maximize the combined survival rates of the interacting siblings. The endpoint of natural selection is determined by Mendelian inheritance and the two Prisoners dilemma scenarios. Our findings reveal the potential for the fixation of both cooperation and defection, as well as the stable coexistence of these strategies within the studied selection environment. Notably, in the alternating case, the fixation of a pure cooperating population is not achievable under the considered inheritance systems. Furthermore, when cooperation is recessive, its fixation is more likely but not guaranteed.

Autores: Tamás Varga, J. Garay, V. Csiszar, T. F. Mori, A. Szilagyi

Última actualización: 2024-03-06 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.04.583267

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.04.583267.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

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