b. Evolutionary
Life Context

Author: Gianpiero Pescarmona
Date: 27/03/2007

Description

The Pinball

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Bifurcations (Poincarè) or Catastrophes (Thom)

more on bifurcations ......

Exploring Cardiac Electrophysiology. A biased view of the physics of Neuro- and Cardiac Electrophysiology, 2007

A continuos supply of energy is required for new and new branching (fractals)

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Evolutionary Trees

The Cytochrome C evolutionary Tree

formation of evolutionary trees for any molecule and organism is mediated by irreversible bifurcation followed by selection. The driving forces of bifurcation and selection depend on the environment and can be considered “local”.

Local Examples

The Bone Marrow

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The Stem Cells

The Steroids Hormones

The Problem: Starting from the raw material

how it is possible to get complex structures? There is a need for a blueprint?

The Solution

All what we need to get complex structures is: 1) endless energy 2) time

Role of stochasticity is in evolution

The debate over the role of stochasticity is central in evolutionary biology, often summarised by whether or not evolution is predictable or repeatable. Here we distinguish three types of stochasticity: stochasticity of mutation and variation, of individual life histories and of environmental change. We then explain when stochasticity matters in evolution, distinguishing four broad situations: stochasticity contributes to maladaptation or limits adaptation; it drives evolution on flat fitness landscapes (evolutionary freedom); it might promote jumps from one fitness peak to another (evolutionary revolutions); and it might shape the selection pressures themselves. We show that stochasticity, by directly steering evolution, has become an essential ingredient of evolutionary theory beyond the classical Wright–Fisher or neutralist–selectionist debates.

Stochasticity in evolution 2009

Comments
2013-08-07T14:37:34 - Annamaria Vernone

Evolutionary instability of zero-determinant strategies demonstrates that winning is not everything - Nature Communications 4, Article number: 2193 doi:10.1038/ncomms3193 Received 05 March 2013 Accepted 25 June 2013 Published 01 August 2013

2009-03-24T14:37:28 - Gianpiero Pescarmona

L'evoluzione punira' egoisti e meschini, 1 Ago 2013

Milano, 1 ago. (Adnkronos Salute) - "L'evoluzione vi punirà se sitete egoisti e meschini". E' la conclusione a cui approdano due biologi evoluzionisti della Michigan State University. In uno studio pubblicato su 'Nature Communications' gli scienziati portano nuove prove che smentiscono una teoria diventata popolare lo scorso anno. A detta dei due esperti, infatti, l'evoluzione non favorisce l'individualista. "Anzi lo punirà. Abbiamo scoperto che l'egoismo non è evolutivamente sostenibile. Solo per un breve periodo di tempo e contro uno specifico insieme di avversari, alcuni organismi egoistici possono avere la meglio", spiega l'autore principale del lavoro Christoph Adami, professore di microbiologia e genetica molecolare.

La ricerca si focalizza su una teoria dei giochi usata in biologia, economia, scienze politiche e altre discipline. In gran parte degli ultimi 30 anni di ricerca ci si è concentrati su come si sviluppasse la cooperazione, fin da quando è stata scoperta in molte forme di vita, dagli organismi monocellulari alle persone. Nel 2012 uno studio scientifico rivelava di aver scoperto una nuova strategia (definita 'zero determinant') che attribuiva ai giocatori individualisti una capacità garantita di vincere sui giocatori collaborativi. "Il documento ha suscitato abbastanza scalpore", ricorda Adami, che è coautore dello studio insieme allo scienziato Arend Hintze. "Il risultato principale sembrava essere completamente nuovo, nonostante gli anni di intensa ricerca in questo settore". Adami e Hintze, però, avevano dubbi sul fatto che a seguito di una strategia 'zero determinant' si sarebbe arrivati essenzialmente ad eliminare la cooperazione e a creare un mondo pieno di esseri egoisti.

Quindi hanno usato strumenti di informatica ad alta potenza per eseguire centinaia di migliaia di giochi e scoprire che "le strategie 'zero determinant' non possono mai essere il prodotto dell'evoluzione. Offrono vantaggi quando vengono usate contro avversari che non le usano, ma non funzionano bene contro quelli che le adottano. L'unico modo in cui gli strateghi 'zero determinant' potrebbero sopravvivere sarebbe che fossero in grado di riconoscere, in mezzo a intere popolazioni di strategie, il tipo di avversario che hanno davanti. E anche se alla fine rimanessero solo 'giocatori egoisti', alla lunga dovrebbero evolversi e diventare più cooperativi, per sopravvivere. Così non sarebbero più individualisti", concludono gli scienziati.

adami hintze evolutionary

Evolutionary instability of zero-determinant strategies demonstrates that winning is not everything., 2013

Zero-determinant strategies are a new class of probabilistic and conditional strategies that are able to unilaterally set the expected payoff of an opponent in iterated plays of the Prisoner's Dilemma irrespective of the opponent's strategy (coercive strategies), or else to set the ratio between the player's and their opponent's expected payoff (extortionate strategies). Here we show that zero-determinant strategies are at most weakly dominant, are not evolutionarily stable, and will instead evolve into less coercive strategies. We show that zero-determinant strategies with an informational advantage over other players that allows them to recognize each other can be evolutionarily stable (and able to exploit other players). However, such an advantage is bound to be short-lived as opposing strategies evolve to counteract the recognition.

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