Przyrodnicze i kulturowe obrazy świata

Transkrypt

1 Przyrodnicze i kulturowe obrazy świata wykład 5 Darwinizm i narodziny ewolucyjnego obrazu świata dr Mateusz Hohol sem. zimowy 2014/2015

2 filozofia bytu filozofia stawania się

3 Nic w biologii nie ma sensu jeśli jest rozpatrywane w oderwaniu od ewolucji. Theodosius Dobzhansky

4 W biologii jest wiele uogólnień, ale niewiele ogólnych teorii. Wśród tych ostatnich zdecydowanie najważniejsza jest teoria ewolucji, ponieważ konsoliduje ona ogrom informacji, które bez niej pozostałyby od siebie oderwane. François Jacob za: D. Futuyma, Ewolucja

5 Dopełnienie rewolucji kopernikańskiej comming soon Koncepcja ewolucji przez dobór naturalny za jednym zamachem jednoczy sferę życia, sensu i celu ze sferą przestrzeni i czasu, przyczyny i skutku, mechanizmów i praw fizyki. Daniel Dennett Odkrycie doboru naturalnego przez Darwina jest jednym z najważniejszych wydarzeń w historii myśli, uzupełnia bowiem rewolucję kopernikańską ( ). Dzięki Darwinowi wszystkie procesy przyrodnicze, nieożywione i związane z życiem, stały się przedmiotem badań naukowych. Francisco Ayala

6 Biologia: ostatni bastion arystotelizmu Pisma biologiczne Arystotelesa: Historia Animālium (Historia naturalna zwierząt) organizmy uporządkowane są hierarchicznie (drabina bytu) przyroda (także ożywiona) jest celowa (teleologia), ale nie ma w niej miejsca na zmienność gatunek definiowany jest ze względu na istotę rzeczy, co wpływa na klasyfikację: przez rodzaj (...) rozumiem np. ptaka lub rybę, bo każda z tych grup zawiera cechę wyróżniającą ją z [własnego] gatunku; toteż istnieje większa ilość gatunków ryb i ptaków

7 Między Arystotelesem a Darwinem: Lamarkizm Problem dziedziczenia cech nabytych

8 Jacques de Vaucanson, Mechaniczna kaczka Czy w nowożytnym mechanicyzmie jest miejsce na ewolucję?

9 Mechanistyczny determinizm: Demon Laplace a Inteligencja, która by w danej chwili znała wszystkie siły ożywiające przyrodę i wzajemne położenie rzeczy, które wchodzą w skład przyrody (...), ogarnęłaby tą samą formułą ruchy zarówno największych ciał wszechświata, jak i najmniejszego atomu; nic nie byłoby dla niej niepewnym i przyszłość byłaby jej przytomna, podobnie jak przeszłość. Jostein Gaarder, Świat Zofii Struktura świata ma taki charakter, że można dzięki niej przewidzieć racjonalnie każde wydarzenie, z dowolnym stopniem precyzji, jeżeli tylko dysponujemy dostatecznie ścisłym opisem wydarzeń minionych oraz wszystkimi prawami natury. Karl Popper, Wszechświat otwarty Uwaga: sam Popper był przeciwnikiem determinizmu

10 Darwin versus Carnot Pozorna sprzeczność pomiędzy: II zasadą termodynamiki (entropia rośnie) Dobrem naturalnym, który promuje porządek Problem rozwiązany został wraz z powstaniem termodynamiki nieliniowej Organizmy to układy otwarte. Nie ma sprzeczności między ewolucją życia a termodynamiką stanów dalekich od równowagi Życie jest strukturą dyssypacyjną w stanie dalekim od równowagi. Michał Heller

11 Fizyka ewolucji życia ( ) Ewolucja biologiczna ma wszelkie cechy nieliniowego układu dynamicznego znajdującego się w stanach dalekich od równowagi. ( ) Dobór naturalny, o którym mówi współczesna teoria ewolucji, jest czymś specyficznie biologicznym, ale poza strategią układów dynamicznych nie mógłby działać. Biologia nie działa wbrew fizyce, ale z niej wyrasta. Michał Heller, Filozofia przypadku. Kosmiczna fuga z preludium i codą, Copernicus Center Press, Kraków 2011

12 Ewolucja biologiczna gra przypadku z koniecznością Darwin chciał wyjaśnić: Ewolucję obserwowalny fakt Pochodzenie organizmów od wspólnego przodka Powstawanie nowych gatunków (specjacja) Mechanizmy, sterujące ewolucją a także Ewolucję Homo sapiens Ewolucję zachowań

13 Czym jest gen? Dowolna część materiału chromosomalnego, która może trwać przez wystarczająco wiele pokoleń po to, by stać się jednostką doboru naturalnego Replikator, który posiada dużą wierność kopiowania (Richard Dawkins) uwaga: Darwin nie znał mechanizmów dziedziczenia

14 Teoria doboru naturalnego (DN) Twórca teorii: Karol Darwin DN = ( ) zróżnicowana reprodukcja alternatywnych odmian, polegająca na tym, że niektóre cechy tych odmian są korzystne, zwiększając prawdopodobieństwo, że posiadające je organizmy przeżyją dłużej albo wykażą się większą płodnością niż organizmy mające odmienne cechy (F. Ayala). DN zachodzi wtw., gdy spełnione są warunki: (1) fenotypowa zmienność osobników w populacji (cechy fizyczne, behawioralne, psychiczne). (2) zróżnicowana reprodukcja osobniki o pewnych cechach mają większe szanse na sukces reprodukcyjny. (3) dziedziczność zmienności fenotypowej.

15 Teoria doboru naturalnego (DN) Mutacje powstają podczas procesu replikacji DNA przypadkowe (losowe) niekierunkowe nieprzewidywalne DN selekcjonuje cechy ze względu na dostosowanie organizmu do środowiska (fitness) Cechy DN: powolny: wybiera tylko w dostępnym materiale genet. krótkowzroczny: nie przewiduje przyszłych zmian środowiska kierunkowy: promuje tylko cechy korzystne, wypiera niekorzystne

16 Teoria doboru płciowego (DP) Twórca teorii: Karol Darwin DP selekcjonuje cechy ze względu na partnerkę/partnera promowane są cechy atrakcyjne dla płci przeciwnej Sprzyja powstawaniu specyficznych cech, takich jak np. ogon pawia, jaskrawe upierzenie itd. Cechy te mogą zmniejszać szanse przeżycia danego osobnika, ale zwiększają szansę jego sukcesu reprodukcyjnego.

17 efekty doboru płciowego

18 Trzy rodzaje wytworów ewolucji (Buss 2001) (1) adaptacje dziedziczne cechy zwiększające prawdopodobieństwo przetrwania i reprodukcji osobnika w pewnych warunkach środowiskowych (np. pępowina). (2) produkty uboczne (współtowarzyszące) nie rozwiązują problemów adaptacyjnych, ale pojawiają się wraz z adaptacjami (np. pępek). (3) efekty przypadkowe (szumy) powstałe w wyniku mutacji, zmian środowiska, w fazie rozwoju osobniczego nieszkodliwe (np. kształt pępka). Przestroga G. Williamsa: musisz mieć bardzo silne dowody, aby mówić, że coś jest adaptacją!

19 Na jakim poziomie zachodzi dobór?

20 Ewolucja Homo sapiens Teorię ewolucji należy dobrze zrozumieć. Nie mówi ona, że jeden gatunek ewoluuje w drugi, a jedynie, że nowy gatunek wyodrębnia się z wcześniej istniejącego, który albo istnieje dalej, albo umiera. Na przykład ludzie nie pochodzą od szympansów, ale oba gatunki wywodzą się od wspólnego przodka, który żył miliony lat temu i wymarł. Część jego potomków stała się szympansami, część wymarła, a przodkowie ludzi współczesnych poszli własną drogą. L. Stone, P.F. Lorquin, Geny, kultura i ewolucja człowieka. Synteza, Warszawa 2009, s. 13.

21 Zasięg ewolucyjnego obrazu świata Dwie księgi Darwina: 1859 i 1871

22 Zasięg ewolucyjnego obrazu świata Kontrowersja Darwin versus Wallace Darwin: mózg, umysł, emocje, moralność, zachowania są również wytworem natury Wallace: choć do pewnego czasu był bardziej radykalnym darwinistą niż sam Darwin, uznał że to, co specyficznie ludzkie nie może być wytworem natury

23 Darwinizm współcześnie ewolucyjne nauki behawioralne ewolucyjne teorie środkowego poziomu ogólna teoria ewolucji socjobiologia psychologia ewolucyjna teorie genetyczno- kulturowej koewolucji t. altruizmu odwzajemnionego t. inwestycji rodzicielskiej t. konfliktu rodzice- potomstwo t. doboru naturalnego i płciowego t. altruizmu krewniaczego

24 Teoria dostosowania łącznego Altruizm krewniaczy zachodzi zgodnie z regułą Hamiltona : zb r > sa, czyli, gdy straty (koszty) altruisty są mniejsze niż zyski beneficjenta (krewnego) pomnożone przez współczynnik pokrewieństwa.

25 Teoria dostosowania łącznego Twórca teorii: William D. Hamilton: Zwana inaczej teorią doboru krewniaczego. Uwaga: jest to integralna część współczesnej teorii DN Sukces ewolucyjny osobnika polega nie tylko na pozostawieniu przez osobnika potomstwa, ale także na sukcesie reprodukcyjnym bliskich krewniaków. Jesteśmy skłonni do aktów altruizmu wobec krewnych w zależności od stopnia pokrewieństwa r. Dziedziczymy 50% genów każdego z rodziców, w zw. z tym r dla rodzice- dzieci = 0,5; rodzeństwo = 0,5; dziadkowie- wnuki = 0,25; najbliżsi kuzyni = 0,125 itd... Altruizm krewniaczy zachodzi zgodnie z regułą Hamiltona : zb r > sa, czyli, gdy straty (koszty) altruisty są mniejsze niż zyski beneficjenta (krewnego) pomnożone przez współczynnik pokrewieństwa. Konsekwencje teorii dostosowania łącznego: Bycie altruistą wobec krewnych się opłaca Perspektywa samolubnych genów wypiera koncepcję doboru grupowego Muszą istnieć mechanizmy w tym kognitywne które pozwalają rozpoznawać krewnych.

26 Ewolucyjne teorie środkowego poziomu (Robert Trivers)

27 Teoria altruizmu odwzajemnionego Twórca teorii: Robert Trivers (lata 70 XX wieku) W przyrodzie obserwujemy akty altruizmu nie tylko wśród krewniaków. Organizmy są w stanie ponosić pewne koszty, aby w przyszłości otrzymać zwrot z nawiązką. Warunki: Wysokie prawdopodobieństwo ponownego spotkania altruisty i beneficjenta (zw. ze stopniem rozproszenia populacji oraz długością życia) Stopień mutualistycznej zależności (wspólne interesy zwiększają prawdopodobieństwo, że beneficjent nie okaże się oszustem) Odpowiednio rozwinięty umysł i zdolności kognitywne: psychologiczna perspektywa przyszłości, zdolność do odkładania gratyfikacji, pamięć, rozpoznawanie twarzy... Warunki są sp. w niewielkich grupach ze słabą hierarchią dominacji. Podstawowe założenie: warunki te były sp. w społecznościach naszych przodków, którzy wykształcili mechanizmy wykrywania i karania oszustów.

28 Dylemat Więźnia

29 Dylemat Więźnia Dwóch podejrzanych zostało zatrzymanych przez policję. Policja, nie mając wystarczających dowodów do postawienia zarzutów, rozdziela więźniów i przedstawia każdemu z nich tę samą ofertę: jeśli będzie zeznawać przeciwko drugiemu (=zdradzi), a drugi będzie milczeć (=współpracować z drugim więźniem), to zeznający wyjdzie na wolność, a milczący dostanie dziesięcioletni wyrok. Jeśli obaj będą milczeć, obaj odsiedzą 6 miesięcy za inne przewinienia. Jeśli obaj będą zeznawać, obaj dostaną pięcioletnie wyroki. Każdy z nich musi podjąć decyzję niezależnie i żaden nie dowie się czy drugi milczy czy zeznaje aż do momentu wydania wyroku. Jak powinni postąpić? (źródło: Wikipedia)

30 Dylemat Więźnia Więzień B współpracuje Więzień B zdradza Więzień A współpracuje Obaj skazani na 6 miesięcy Więzień A: 10 lat Więzień B: wolny Więzień A zdradza Więzień A: wolny Więzień B: 10 lat Obaj skazani na 5 lat współpr. zdradź współpr. 3, 3 0, 5 zdradź 5, 0 1, 1 współpr. zdradź współpr. R, 3 S, 5 zdradź T, 0 P, 1 T pokusa zdrady, R nagroda za współpracę, P kara za zdradę, a S wypłata oszukanego. Warunki: (1) dla pojedynczego Dylematu Więźnia: T > R > P > S (2) dla iterowanego Dylematu Więźnia: 2 R > T + S

31 Dylemat Więźnia Wnioski z pojedynczego Dylematu Więźnia: zdradzanie jest zawsze strategią dominującą niezależnie od strategii przeciwnika bardziej opłacalne jest zdradzanie niż współpraca; równowaga Nasha zachodzi, gdy obydwaj więźniowie zdradzają; jeśli drugi więzień milczy, zeznawanie skraca wyrok z 6 miesięcy do 0; jeśli drugi więzień zeznaje, zeznawanie skraca wyrok z 10 lat do 5;

32 Iterowany Dylemat Więźnia: wet-za-wet Dylemat Więźnia powtarzany niewiadomą dla graczy ilość razy. W kolejnych rundach można karać przeciwnika za zdradę. 1981: Robert Axelrod i William Hamilton: turniej strategii teoriogrowych. W Iterowanym Dylemacie Więźnia najlepszą strategią jest ogłoszona przez Anatola Rapaporta strategia wet- za- wet: (1) nigdy nie zdradzaj pierwszy, (2) w razie zdrady przeciwnika zastosuj odwet, (3) umiej wybaczać. Trivers: strategia warunkowanej wzajemności. Wniosek: prawdopodobnie wet- za- wet jest strategią biologicznego altruizmu odwzajemnionego.

33 Teoria inwestycji rodzicielskiej (Robert Trivers) Stanowi rozwinięcie teorii doboru płciowego Darwina: Przedstawiciele płci, która ponosi większą inwestycję w potomstwo będą ceteris paribus stawiać większe wymagania partnerom i de facto decydować o wyborze partnera. Zwykle większą inwestycję ponoszą samice. Konkurencja wewnątrzpłciowa samce- samce, samice- samice. Strategia samic: wybredność, preferowanie osobników o dobrych genach i dużej skłonności do inwestycji rodzicielskiej. Konieczność istnienia mechanizmów wykrywania kłamców.

34 Inne modyfikacje darwinowskiej teorii DP Hipoteza atrakcyjnego syna (Ronald Fisher): Często samce wyposażone są w ozdoby (pióra, poroże itd.) odgrywające ważną rolę w wyborze przez samicę. Samice wrażliwe są na konkretne ozdoby. Synowie otrzymuje ozdoby po ojcu i mogą łatwiej znaleźć partnerkę. Hipoteza dobrych genów (Zahavi): Wytworzenie ozdób przez samce jest kosztowne (np. zmniejsza szanse przeżycia). Tylko osobniki o dobrym wyposażeniu genetycznym i zdrowe mogą pozwolić sobie na ozdoby. Potomstwo otrzymuje po ojcu nie tylko ozdoby, ale również korzystne geny. Hipoteza dobrych genów inna wersja (Hamilton i Zuk): Ozdoby skorelowane są z odpornością na pasożyty (np. samice ciernika wybierają samce o jasnych barwach mają mniej pasożytów).

35 Socjobiologia i psychologia ewolucyjna

36 Proszę obejrzeć krótki wykład na TED (dostępne polskie napisy) Frans de Waal, Moralne zachowania zwierząt h}p:// talks/ frans_de_waal_do_ani mals_have_morals? language=pl

37 Zasięg ewolucyjnego obrazu świata Co ewoluuje poza życiem? Wszechświat Kultura Uwaga: choć niemal z pewnością można sensownie mówić o ewolucji Wszechświata i kultury prawdopodobnie rządzą nimi mechanizmy inne niż darwinowskie

38 Kontrowersje wokół ewolucyjnego obrazu świata