15. Juli 2015

Wer bietet mehr?

Johannes Reiter erweitert Evolutionäre Spieltheorie um ein neues Modell • Ressourcenengpässe tragen zur Artenbildung bei

Johannes Reiter and Krishnendu Chatterjee photo by Reiner Riedler © IST Austria
Johannes Reiter und Krishnendu Chatterjee. © Reiner Riedler / IST Austria

Der Wettstreit um Ressourcen ist ein zentrales Charakteristikum der Evolution, und gilt für alle Ebenen, unabhängig ob Zelle, Individuum, oder Spezies. In einer Publikation, die in den Proceedings of the Royal Society B (DOI) am 15. Juli 2015 erschienen ist, ergänzen Johannes Reiter und Ko-Autoren vom Institute of Science and Technology (IST Austria) sowie Martin A. Nowak von der Harvard University die Evolutionäre Spieltheorie um ein neues Modell.

Bislang wurden zum Zweck der Modellierung sogenannte biologische all-pay-Auktionen betrachtet, in denen mehrere Individuen um eine einzelne Ressource konkurrieren. In dieser speziellen Form der Auktion entsprechen die Kosten eines Mitbieters seinem „Gebot“, und zwar unabhängig davon, wer den Zuschlag erhält (beispielsweise die aufgewendete Energie und das Risiko einer Verletzung im Kampf um ein Revier). In vielen Fällen ist es jedoch so, dass Konkurrenzkämpfe um mehrere Ressourcen mit unterschiedlichem Wert stattfinden.

In ihrer Publikation weiten Johannes Reiter und Kollegen das bestehende Modell auf einen Wettstreit um mehrere Ressourcen aus und studieren die Evolution von Strategien in diesem neuen Modell. Bei mehrfach vorhandenen Ressourcen erfolgt die jeweilige Entlohnung in absteigender Reihenfolge ihrer Wertigkeit entsprechend dem abnehmenden Wert der Gebote (Strategien) der konkurrierenden Individuen. Dabei zeigt sich, dass in diesem Szenario völlig unterschiedliche Strategien gewählt werden. Wenn wenige Individuen um wenige Ressourcen konkurrieren, werden hohe Gebote abgegeben (da die Wahrscheinlichkeit auf eine Ressource hoch ist). Wenn hingegen für viele Individuen wenige Ressourcen zur Verfügung stehen, konkurriert nur ein kleiner Teil der Population um diese Ressourcen. Der Großteil der Population gibt geringe oder keine Gebote ab und vermeidet „teure“ Kämpfe.

Dazu Johannes Reiter: „In unserem neuen Modell zeigen wir, dass ein Ressourcenengpass zu einer Teilung der Population in eine wetteifernde und eine anspruchslose Gruppe führen und somit wesentlich zur Artenbildung beitragen kann.“ Johannes Reiter hat im März 2015 am IST Austria mit seiner Doktorarbeit zum Thema „The Subclonal Evolution of Cancer“ graduiert und arbeitet nun als Postdoc am Dana-Farber Cancer Institute und an der Harvard University in Boston.

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