关键词：多尺度演化博弈论，多层次自然选择，合作演化，PDE建模
论文题目：Evolutionary dynamics within and among competing groups
论文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2216186120
生物和社会系统是在多个尺度上构建的，对群体中相互作用的个体的激励可能与对作为一个整体的群体的激励不同。解决这种冲突的机制是进化论发展史中许多深刻转变的原因，包括细胞生命、多细胞生命甚至社会的起源。
在这篇最近发表在PNAS上的文章中，作者综合了最近多尺度演化博弈论领域的发展，使用嵌套的出生-死亡过程和偏微分方程（PDEs）对群体内部及之间的自然选择进行建模。作者分析了单个群体内部促进合作的机制——包括分类（assortment）、互惠（reciprocity）和种群结构（population structure）——在群体间竞争存在的情况下如何改变演化的结果。
他们发现，在多尺度系统中最有利于合作的种群结构，与单个群体中最有利于合作的种群结构不同。类似地，作者发现，对于采用连续策略的竞争性互动来说，群体间选择可能无法产生社会的最优结果，但却有可能产生能够平衡个体激励和集体激励的次优解决方案。最后，作者描述了多尺度演化模型广泛在一系列问题中的应用价值，从微生物的可扩散代谢产物的生产，到人类社会中的公共资源管理等。
图1：在一个有三个群体、每个群体包括三个个体的种群中，群体内部和之间竞争示意图。上部分描述的事件是：最左边群体里的一个叛变者（橙色）被选中繁殖（打勾），它的后代取代了同一群体中的一个合作者（蓝色）（打叉），这种个体水平的出生和死亡事件导致了种群中群体构成成分的局部跳跃。下部分描述的事件是：一个包含两个合作者和一个背叛者的群体（打勾）被选中繁殖，产生一个它的副本，取代了有三个背叛者的群体（打叉），对应了状态空间里的非局部跳跃。
图2：有出生-死亡更替的k-规则图上，群体内合作发生的成本收益（benefit-to-cost）阈值。
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