Команда инженеров и биологов из Института наук и технологий Окинавы в Японии разработала новую методику изучения эволюционных тонкостей. Для исследования брачных стратегий животных учёные использовали кибермышей — колёсных роботов с камерами для визуального обнаружения источников энергии (синего цвета) и железнодорожных ламп других роботов (зеленого цвета), также оснащённых инфракрасными коммуникаторами для обмена «генотипами». С биологической точки зрения, все роботы были гермафродитами, способными производить виртуальное потомство.

Стефан Эльфвинг (Stefan Elfwing) вместе со своими коллегами разработал эту систему специально для изучения эволюционных изменений в брачных привычках животных.

В ходе эксперимента учёным действительно удалось прийти к выводу, что в ходе естественного отбора имел место намного более комплексный процесс, чем простое выживание сильнейшего.

Рис. 1. Все кибермыши были гермафродитами и могли спариться с любой другой особью (фото OIST).

Согласно общепринятой теории эволюции, один оптимальный фенотип — или же привычки к определённому брачному поведению — должен вытеснить все остальные стратегии за имением «сильнейшего». Однако наблюдения за природой демонстрируют обратное: существует огромное количество популяций, обладающих различными стратегиями поведения. Где учёные ошиблись в своих умозаключениях, можно разобраться при помощи моделирования различных ситуаций.

Эксперимент и впрямь выявил интересные вещи.

На 288-м цикле своей продолжительной жизни роботы смогли выполнить две основные задачи: поиск брачного партнёра для спаривания и поиск батареек для подзарядки. Вероятность успешного производства потомства на свет определялась внутренним уровнем энергии робота. Таким образом создавался компромисс между поиском подзарядки и непосредственным движением (стремлением) к спариванию.

Ради оптимизации времени Эльфвинг запрограммировал систему таким образом, что за один эксперимент можно было бы понаблюдать за тысячей поколений почти одновременно. В пресс-релизе сообщается, что в результате учёные выявили две стратегии, которых начали придерживаться «животные» в ходе естественного отбора — Добытчик (Forager) и Следопыт (Tracker).

Рис. 2. Ведущий автор исследования Стефан Эльфвинг с кибермышью (фото OIST).

Добытчик будет искать батареи для подзарядки, спариваясь лишь тогда, когда он столкнётся лицом к лицу с другой кибермышью, и никогда не будет выжидать, когда потенциальный партнёр сам повернётся лицом к нему. Следопыт же будет ждать сколько угодно долго, пока другая кибермышь не повернётся лицом к нему, и будет делать это пока хватает заряда. Эксперимент проводился около 70 раз с разными результатами, и стратегии регистрировались лишь тогда, когда приводили к успешным коэффициентам производства потомства.

Проводя опыты с различным соотношением стратегий, Эльфвинг сумел показать, что

оба типа поведения могут успешно сосуществовать в пределах одной популяции. При этом, как сообщается в статье журнала PLoS One, наиболее стабильным оказалось соотношение из 25% Добытчиков и 75% Следопытов.

В этом исследовании все роботы были гермафродитами, все могли спариваться и давать потомство. В следующий раз Эльфвинг и его коллеги планируют раздать кибермышам мужские и женские роли с соответствующими рисками, а также энергетическими затратами на создание потомства.