Программа Альтруизм

Исследование дрейфа гена альтруизма

ПРОГРАММА GEN-A (Альтруизм, otbborll)

1. Определение

АЛЬТРУИЗМ(фр. altruisme от лат. alter – другой) – нравственный принцип, предписывающий сострадание и милосердие к другим людям, бескорыстное служение им и готовность к самоотречению во имя их блага

http://www.krugosvet.ru/articles/102/1010262/1010262a1.htm

2. Обзор работ.

Проблема альтруизма актуальна для всего живого: от микроорганизмов до человека.

Для человека имеются трудности в изучении генетики: нельзя по этическим соображениям ставить многие эксперименты. Даже животные для многих экспериментов нежелательны. Генетики свободны только в экспериментах над микроорганизмами.

Кроме того, для человека трудно разделить в проблеме альтруизма биологическое и социальное.

Генетический код раскрыли на вирусах, а только потом приступили к расшифровке и пониманию генома человека.

Две статьи на общую тему социального отбора:

А) http://www.svobodanews.ru/Article/2007/09/14/20070914190046053.html

Половое размножение сделало эволюцию устойчивым процессом

………

Б) http://www.svobodanews.ru/Transcript/2007/09/21/20070921114434410.html

Так уж непохожи социальные и биологические законы развития

……….

Примеры исследований проблемы альтруизма у микроорганизмов:

А) http://www.lenta.ru/news/2008/03/14/moulds/

14.03.2008, 14:03:20

Альтруизм оказался чужд части слизевиков

…….

Б) http://www.svobodanews.ru/news/science/2008/02/15.html?id=434982 Социальное поведение амеб определяется геномом

Выпуск новостей: RealAudio WinMedia MP3

15.02.2008 10:42 …..Ученые выявили более 100 генов, ответственных за социальное поведение амеб. …….

Проводятся исследования альтруизма и у человека, Правда, на генный уровень они вышли приблизительно.

Примеры:

http://elementy.ru/news/430688

Доверчивость и благодарность — наследственные признаки

http://www.utro.ru/articles/2008/02/07/714796.shtml

Гены определяют политические убеждения

07 февраля, 14:33 | Инна СЕМИНА

http://www.utro.ru/articles/2008/04/08/729407.shtml

Ученые обнаружили ген жестокости

http://lenta.ru/news/2008/04/08/spies/ ......

Граждане США, которые в последнее время попадались на шпионаже в пользу иностранных государств, в большинстве своем оказывались альтруистами,

Американцы шпионят бесплатно

3. Моделирование миграции генов альтруизма.

3.1. Исходные установки

Пока гены альтруизма у человека не открыты. Много неясного для микроорганизмов и животных. Я исследую следующую проблему. Допустим, в результате мутаций у некоторых организмов или виртуальных элементов возникли гены альтруизма. При каких условиях они получат распространение?

3.2. Исходные постулаты

1. Ген альтруизма доминантный. В одном локусе могут быть следующие комбинации генов: 00, 10, 01, 11, где 1 – присутствие гена альтруизма, 0 – отсутствие. Воздействие комбинаций 10, 01, 11 на фенотип одинаково .

2. Популяция представлена в виде линейной последовательности элементов (организмов), с 1 до величины r 6, определяемой в ходе расчётов, но не более v 2.

3. В ходе расчетов моделируется рождение элементов и их смерть.

Наличие гена альтруизма в определенной зоне от выбранного элемента увеличивает вероятность рождения, как у элемента с генами альтруизма, так и без них.

Вероятность рождения потомков не зависит от наличия генов альтруизма.

При акте смерти наличие гена альтруизма увеличивает вероятность смерти.

То есть имитируется ситуация, когда одни существа жертвуют частично своими правами на размножение ради увеличения права других.

3. Исходная популяция r 1.

Наличие гена альтруизма в каждой позиции локуса определяется с вероятностью y 1.

4. Размножение элементов происходит следующим образом:

а) Случайно выбирается родитель 1 из множества элементов s 6.

б). Из оставшегося множества элементов выбирается родитель 2. Случайно определяется, у кого из элементов может быть потомок. Вероятность выбора родителя из двух партнеров по 0,5.

Пр. Принятый способ размножения предполагает равновероятное участие партнеров в рождении потомков. Такой способ размножения природа определила для улиток, которые являются гермафродитами.

в) Акт рождения определяется следующим образом. Если на расстоянии s ( s – заданное число элементов) есть элемент с геном (генами) альтруизма, то вероятность появления потомка y 4, иначе y 5. y 4> y 5. Потомок имеет на 1 номер больше, чем родитель. Вся последующая последовательность сдвигается на 1.

5. Акт смерти определяется следующим образом. Из последовательности элементов с случайно выбирается элемент h 11.

Вероятность акта смерти элемента при наличии гена (генов) альтруизма y 7, иначе y 8. y 7 > 8.

6. Гены потомка определяются следующим образом

В одном локусе два гена. Допустим, спариваются два элемента с наборами генов a - b и c - d .

У потомка возможны комбинации: a - c , a - d , b - c , b - d . В генетике принято, локусы a - c , a - d , b - c , b - d и c - a , d - a , c - b ,

d - b имеют одинаковое влияние на фенотип.

По программе гены имеют фиксированное место в локусе. «Верхнее место» - a [2][ j ], «нижнее» - a [3][ j ]

Поэтому определение генотипа потомка производится случайным образом по одному из 8 вышеперечисленных вариантов. Допущение чисто формальное, так как в программе действие генов ( a [2][ j ] =1, a [3][ j ] =0), ( a [2][ j ] =0, a [3][ j ] =1), ( a [2][ j ] =1, a [3][ j ] =1) одинаковы.

4. Описание программы GEN - A

• Программа состоит из двух процедур:

а) Исходные данные, рождение и смерть (Пуск)

б) Закрытие

2. Каждая процедура включается соответствующей кнопкой.

3. Выбран режим, когда происходит процесс размножения, а затем вымирания (смерти).

Ситуация. Микроорганизм безудержно размножается, затем вымирает до небольшого числа особей. Находится соотношение числа элементов с генами альтруизма в начале процесса размножения, в конце процесса размножения и в конце процесса вымирания (смерти).

Это позволило изучить процесс рождения. Режим со сменой рождений и смертей здесь не приведен

Процессы рождения и вымирания носят вероятностный характер. Поэтому предусмотрен цикл от 1 до r 4.

Для каждой текущей переменой k выводятся по окончанию расчёта в процентах доли элементов с определенным набором генов:

00, 10, 01 и 11. Блоки расчёта: исходные данные, размножение и вымирание.

4.1. Общие результаты

• Процесс «Смерть» особого интереса не представляет. Вероятно, имеет простое аналитическое решение, так как большое сходство с классической задачей по выбору шаров из урны.

• Задача рождения вряд ли допускает простое аналитическое решение. Ниже обсуждается только решение по процессу «Рождение».

• В результате расчётов выяснялось, при каких условиях возрастает почти всегда концентрация генов альтруизма. Переменная f 6.

• Оказалось, что ощутимый рост числа генов, переменная f 6, происходит при следующих условиях:

а) Значительный рост вероятности рождения при нахождении в зоне действия гена альтруизма, то есть y 4 существенно больше y 5.

б) Существенно: величины действия гена альтруизма. Оптимальная величина s =1 или 2.

г) Число исходных элементов не менее 25.

5) В таблице выводятся последовательно:

а) Таблица элементов с указанием генов после вычисления исходных данных.

б) Таблица элементов с указанием генов после процесса «Размножение».

в) Таблица элементов с указанием генов после процесса «Смерть».

в) Суммарные данные по числу элементов с разными наборами генов после вышеупомянутых процессов и общее число элементов после вышеперечисленных процессов.

г) Данные для контроля вычислений.

4.2. Результаты счета

1) Ниже приводятся результаты счёта при следующих условиях:

а) y 1 = 0,2 исходная вероятность гена альтруизма в «верхнем» и «нижнем» местах локуса.

б) r 1 = 25 исходная популяция

б) Число циклов в цикле «рождение» – 2000. y 4 = 0,6 , y 5 = 0,2 y 7 = 0,3 , y 5 = 0,2 r 3=15 r 4=15;

Счет проводился при s = 3.

Ниже приводятся результаты счёта величин:

p 6 - доля в процентах элементов с генами альтруизма в исходной популяции

f 6 - в процентах элементов с генами альтруизма в популяции после размножения

w 6 - доля в процентах элементов с генами альтруизма в конечной популяции

r 6 – конечное число элементов после цикла размножение

s = 1

№ k p 6 f 6 w 6 r 6

1 20 49 26 893

2 12 37 14 789

3 26 51 13 955

4 26 43 13 927

5 33 62 33 1060

6 26 51 6 940

7 20 29 20 739

8 53 73 40 1109

9 26 52 26 953

10 26 56 13 942

11 53 71 33 1078

12 53 54 13 1007

13 46 64 28 1070

14 53 50 13 943

15 33 59 6 1034

Скачать программу

https://disk.yandex.ru/d/Q-jeqwMPm4Bc0g

////////////////////////////////////