Je leest:

Monogamie stimuleert altruïsme

Monogamie stimuleert altruïsme

Althans, in een wiskundig netwerk-model van de evolutie.

Auteur:

In een netwerk dat de evolutie naspeelt, ontstaan brede samenwerking en altruïsme vooral als de spelers al een sterke binding met één partner hebben. Als je de conceptuele sprong waagt van abstract netwerk naar de echte mensenwereld, kun je dit opvatten als een pleidooi voor het monogame huwelijk. Interessanter is misschien nog wel de mogelijkheid, om grote netwerken met relatief kleine ingrepen veel vatbaarder voor altruïsme te maken.

Tpblessing ceremony
De Koreaanse Moon-sekte stond bekend om evenementen waarbij honderden paren tegelijk in het huwelijk traden.

Tip voor politieke partijen als het CDA en de SGP: verdiep je ook eens in grafentheorie. Een graaf is de wiskundige term voor een netwerk, dat per definitie bestaat uit een aantal knooppunten (of knopen) met verbindingen (kanten) ertussen. Uit een analyse van zulke netwerken die deze week in Nature verscheen, blijkt dat samenwerking het best floreert in netwerken waarvan de knooppunten paarsgewijs een sterke binding hebben, en zwakkere bindingen met de rest van de knopen. Volgens de onderzoekers is dit ‘een intrigerend argument voor het belang van stabiele partnerrelaties als hoeksteen van een saamhorige maatschappij’. Jammer voor de SGP is dan weer wel, dat de knopen in dit type graaf allemaal van hetzelfde geslacht zijn.

Probleem voor evolutiebiologen

Samenwerking tussen niet verwante individuen (altruïsme) is altijd een probleem geweest voor evolutiebiologen. Volgens het principe van survival of the fittest is het niet meer dan logisch dat je je eigen zonen en dochters helpt overleven; individuen zonder die aangeboren neiging hebben gemiddeld minder nakomelingen die de kindertijd overleven en zelf weer nakomelingen krijgen, dus die delven op den duur het onderspit tegen ouders die deze neiging wel hebben.

Maar waarom zou je de zonen en dochters van anderen helpen overleven? Op z’n minst is dat verspilling van energie, maar het kan zelfs de overlevingskans van je eigen nageslacht verkleinen. Je kan elke oeros immers maar één keer opeten.

Evolutiegraaf
Echt waargenomen netwerken van dieren in het wild. De dikte van de verbindingslijnen geeft aan, hoe vaak twee dieren interactie hadden.

En toch zien we niet alleen de mens, maar veel diersoorten in grote groepen samenwerken. Rationeel zien we wel in hoe voordelig het kan zijn om dreigingen gezamenlijk het hoofd te bieden. Hoe meer mensen meehelpen om een dijk rond het dorp te bouwen, hoe veiliger iedereen is. Maar degene die niet meehelpt, is nog beter af, want die kan in die tijd zijn eigenbelang nastreven, terwijl hij net zo veilig als de anderen slaapt achter die dijk.

Samenwerkers versus profiteurs

In de evolutie is er altijd een belangenstrijd tussen ‘samenwerkers’ en ‘profiteurs’, en het hangt helemaal van de situatie af, of een van beide partijen na vele generaties de overhand krijgt. Een maatschappij met alleen maar samenwerkers levert een situatie op met hoge, goed onderhouden dijken. Maar als door een mutatie één profiteur ontstaat, kan die in het begin iedereen uitbuiten en zal hij veel profiteurs als nageslacht hebben. Een maatschappij met alleen maar profiteurs, daarentegen, kan niet voortbestaan, omdat dan iedereen verzuipt.

Deze collectieve ‘survival of the fittest’ is na te spelen als een evolutiespel op een graaf. Elke knoop is een individu, en als twee knopen verbonden zijn gaan ze elke spelronde een interactie aan die hun kans op nageslacht beïnvloedt. Aan het begin is elke knoop of een samenwerker, of een profiteur.

Evolutiespel

In het evolutiespel van dit Amerikaanse onderzoeksteam ging elke speelronde één – door toeval uitgekozen – knoop dood, waarna elk van zijn naaste buren kans maakte om die knoop als nakomeling in te lijven. Deze nakomeling erft de geaardheid van zijn ‘ouder’-knoop.

De kans om een naburige vacature te bezetten, hangt af van de punten die een knoop in alle vorige rondes verzameld heeft. Punten verdien – of verlies – je door interactie met je naaste buren. Er zijn maar drie mogelijkheden: samenwerker-samenwerker, samenwerker-profiteur en profiteur-profiteur. Een ‘interactie’ heeft niet meer om het lijf dan de uitbetaling van een aantal punten aan de andere deelnemer aan de interactie, en het betalen van een aantal punten aan kosten.

Voor die uitbetalingen zijn allerlei keuzes mogelijk, maar de onderzoekers hebben specifiek gerekend aan een heel simpel uitbetalingssysteem: een samenwerker levert bij elke interactie b punten op voor zijn partner, wat de samenwerker zelf c punten kost (b>c). Interactie met een profiteur levert een ander niets op, en kost de profiteur ook niets. Bij de interactie tussen twee profiteurs gebeurt er dus niets, maar een profiteur die interactie aangaat met een samenwerker krijgt er b punten bij, terwijl de samenwerker c punten verliest. De uitbetaling hangt ook af van de sterkte van de interactie; elke verbinding tussen twee knopen heeft een vast ‘gewicht’, uitgedrukt in een percentage. Bij de maximaal sterke interactie wordt 100 procent van het volledige puntenaantal toegekend, bij een zwakke interactie een lager percentage.

Eindtoestand

Je kunt nu van allerlei grafen onderzoeken naar welke eindtoestand ze evolueren. Er is een enorme keuzevrijheid: in een graaf met N knopen kan tussen elke twee knopen wel of niet een verbinding liggen, en die heeft een gewicht tussen 0 en 100 procent. Het blijkt echter dat elke graaf na een groot aantal spelrondes ofwel alleen nog maar samenwerkers, of alleen nog maar profiteurs bevat.

Evolutiegraaf2
h3. Kosten-baten op een graaf Alle mogelijke grafen met vier knopen. Elke knoop speelt een evolutiespel met vele rondes, waarin hij de kans loopt om van een profiteur in een samenwerker te veranderen of vice versa. (b/c) is de verhouding tussen baten (b) en kosten (c ) als een samenwerker een interactie aangaat. (b/c)* is de grens, waarboven een graaf met vier knopen vanzelf evolueert tot een eindtoestand waarin elke knoop een samenwerker is. Voor (b/c)* oneindig of negatief winnen de profiteurs altijd.

Het Amerikaans-Canadese team van onderzoekers is er als eerste in geslaagd voor een brede klasse van grafen de voorwaarden af te leiden waarbij alle knopen samenwerker worden. Een belangrijke indicator is (b/c), de verhouding tussen de baten en de kosten van een interactie. Afhankelijk van de structuur van een graaf, is er een grens (b/c)* waarboven samenwerken echt loont, en de samenwerkers uiteindelijk alle profiteurs eruit concurreren. Onder die grens degenereert de graaf tot een bende profiteurs.

Voor kleine grafen is (b/c)* exact berekenbaar. Voor een graaf waarin vier punten op één lijn liggen, geldt (b/c)* =4. Dus als b minimaal vier keer zo groot is als c, zullen alle vier de knopen eindigen als samenwerker. Voor onder meer de stervormige graaf is (b/c)* oneindig; dit betekent dat samenwerking hier nooit van de grond komt, ongeacht hoe groot de baten van een interactie ten opzichte van de kosten zijn (zie de illustratie).

Graaf-chirurgie

Opmerkelijk is, dat een kleine wijziging een graaf al veel ontvankelijker kan maken voor samenwerking. Zo is (b/c)* voor twee stervormige grafen waarvan de middelpunten verbonden zijn slechts 5/2. Het verbinden van twee knopen aan de buitenkant is iets minder effectief, dan wordt (b/c)*=3. Dus met slechts één extra verbinding kun je twee grafen waarin samenwerking nooit van de grond komt, veranderen in een graaf waar samenwerking heel goed mogelijk is. Ook voor andere grafen kan dit type ‘graaf-chirurgie’ zeer effectief zijn.

Evolutiegraaf3
Graaf-chirurgie: door kleine wijzigingen aan te brengen in de structuur van een graaf, kan een graaf veel geschikter worden voor het spontaan ontstaan van samenwerking. Dit blijkt uit het feit dat (b/c)* dichter bij 1 komt.

Het is verleidelijk om dit toe te passen op maatschappelijke structuren: als in een groep mensen alle verbindingen via één persoon in het middelpunt lopen, is altruïsme onmogelijk. Dat is de structuur van de autoritaire machthebber met zijn volgelingen, waar de profiteurs het altijd winnen. Maar als je twee van die groepen hebt, en er is contact tussen beide, neemt dit de profiteurs de wind uit de zeilen en kunnen beide groepen altruïstisch worden.

Deze resultaten hebben betrekking op de structuur van een graaf, waarbij je aanneemt dat alle verbindingen hetzelfde gewicht hebben. Maar een misschien nog wel opmerkelijker bevinding gaat over die gewichten. In elke graaf, ongeacht de grootte en de structuur, is samenwerking makkelijker als elke knoop sterke interactie heeft met één partner, en voor de rest minder sterke interacties met andere knopen. Je zou kunnen zeggen dat elke knoop met één andere knoop getrouwd is, en dat deze paren met andere paren veel lossere relaties onderhouden. Kortom: monogamie stimuleert altruïsme.

Hamiltons regel

Volgens Arjan de Visser, hoogleraar evolutionaire genetica aan de Universiteit Wageningen, wordt al heel lang gerekend aan hoe altruïsme kan ontstaan, maar deze aanpak via de grafentheorie is voor hem nieuw. Traditioneel staat in zulke berekeningen Hamiltons regel centraal: voor een individu moet het selectievoordeel maal de mate van verwantschap groter zijn dan de kosten. Als je ten koste van eigen opofferingen een neefje helpt, die maar voor een kwart jouw genetische verwant is, is dat evolutionair maar half zo effectief als je eigen zoon of dochter helpen, die immers voor de helft jouw genen draagt. De Visser: “Verklaren hoe samenwerking ontstaat, gebeurt daarom vanuit de populatiestructuur van groepen, ofwel hoe de leden aan elkaar verwant zijn.”

Dat samenwerking ook kan ontstaan in een graaf van in principe gelijkwaardige knopen, is daarom verrassend. Niettemin is zelfs het idee dat monogamie altruïsme stimuleert eerder geïntroduceerd, door evolutiebioloog Koos Boomsma, die nu in Kopenhagen werkt. De Vissers collega Duur Aanen – die op dezelfde werkkamer in Wageningen het telefoongesprek meeluistert – vult aan: “Een paar jaar geleden bedacht Boomsma dat monogamie er voor zorgt dat er maar een heel klein selectievoordeel nodig is om samenwerking in grotere groepen te laten ontstaan.” Dat komt omdat in een monogame relatie alle broers en zussen sterk aan elkaar verwant zijn, sterker dan als een relatie promiscue is. Volgens Boomsma is dit idee zo simpel, dat hij verbaasd is dat niemand het eerder had geopperd.

Vermeend egoïsme

Het klinkt mooi, monogamie die altruïsme mogelijk maakt. Is dat geen koren op de molen van de meer conservatieve en christelijke politieke partijen? Is ‘dus’ het vermeende toegenomen egoïsme in onze maatschappij het gevolg van de seksuele revolutie in de jaren zestig?

Aanen zet hier forse kanttekeningen bij: “Dit gaat over samenwerking binnen een groep. Maar evolutionair kan die alleen van de grond komen als er ook competitie is tussen verschillende groepen.”

Aanen noemt daarom het idee dat samenwerking altijd goed is ‘evolutionair naïef’. “Er moet ook een niveau zijn waarop de voordelen van samenwerking uitbetaald worden. En dat is het niveau van de groep.” Dus al klinkt ‘betere samenwerking’ mooi, dit zal inhouden dat de ene groep mensen daardoor een voordeel krijgt op de andere groep mensen en die wegconcurreert. Ook dat concept laat zich makkelijk vertalen naar de mensenmaatschappij.

Bron

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 06 april 2017

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

LEES EN DRAAG BIJ AAN DE DISCUSSIE