雄孔雀演化出複雜繁複的尾巴來吸引雌性。我們用博弈論來研究類似動物交流中的誠實和欺騙。圖片來源：pixabay
想象你是一隻體型弱小的雄孔雀，因為劣勢基因或營養不良而非常虛弱。你希望吸引到雌孔雀，而她們最關心的是你的尾巴長度。擁有一條長尾將大大提升你在異性眼中的魅力；另一方面，尾巴過長會讓你在面臨捕食者追捕時難以逃脫。一旦被吃掉，就不用再談什麼交配問題了。
演化會讓你保持誠實，生出輕量級的尾巴以反映自身的虛弱？還是要求你冒著生命危險，去培養具有欺騙性的華麗尾羽?
動物會絕對誠實？
不僅是孔雀，其他動物交流時，從需要保持敏捷以便逃脫獅子追捕的瞪羚，到透過鳴叫乞食的雛鳥，都存在一個最佳策略。這種策略可以用博弈論來尋找，也就是一種分析不同決策下結果會如何改變的數學方法。在演化的遊戲中，最終目標是繁殖後代，一味地欺詐並非最優策略：如果雄孔雀尾巴不能作為可信的標準，雌孔雀會直接忽略這個特性。保持絕對誠實被普遍認為是演化中的選擇策略，但一些證據顯示這可能也不是最理想的方案。
在一項新研究中，博弈論學家發現保有部分誠實是動物交流的最佳策略。透過計算機模擬演化的種群，研究人員發現存在一個固定的誠實-欺騙比例：如果訊號“傳送者”(雄孔雀)不完全誠實，那麼“接收者”(雌孔雀)並不會完全信任。“你肯定會遇到需要不完全誠實交流的情景。”論文第一作者，卡內基梅隆大學的Kevin Zollman說。
部分誠實（Partial honesty）策略在理論上非常有效。如果生物學家能在實踐中觀察到孔雀和其他動物的部分誠實行為，那麼它可以彌補以前動物交流研究中不足的部分。
“這個有趣的想法基於一個理論模型，是一個值得嘗試並用於貓鼬乞討行為的想法，”Marta Manser在郵件中說道，她是蘇黎世大學的行為生物學家，“但是並不能做出最直接的測試。”
Manser和其他生物學家解釋說，要同時控制影響動物行為的所有因素很難，因此如何對比分析新理論和舊理論預測的實驗結果，是很大的挑戰。
幾十年來，不利條件原理（The handicap principle）一直是動物如何以及為何交流的權威解釋，該原理由演化生物學家Amotz Zahavi在1975年最先提出。根據這個原理，所有動物所傳達的訊號都是有成本的；但動物會誠實遵循原有的訊號，因為透過改變訊號來欺騙的成本太高。例如弱小的雄孔雀不會長出長尾，就像一個普通人並不會買瑪莎拉蒂，因為代價太大。這樣做的後果就是面臨極大的風險：買瑪莎拉蒂的人可能破產，而孔雀可能死亡。
1990年,博弈論學者Alan Grafen在數學上證明了不利條件原理在演化中穩定存在。動物會做出一些能展示自身強大的危險動作，來恐嚇捕獵者以及吸引異性交配。儘管這些行為會在一定程度上增加死亡的風險成本，但回報則是能提升自己基因的傳遞性。如果有一個訊號能增強訊號傳送者的吸引力，但會降低其生存能力(類似雄孔雀的繁重尾羽)，那麼當所有個體都保持完全誠實時，成本和回報會達到平衡。在平衡點上，引入一個欺騙者（比如，虛弱卻具有長尾的雄孔雀），並不會有什麼特別的優勢，因為虛弱的長尾孔雀也很容易被捕食者吃掉。回到博弈論來看，Zollman表示不利條件原理真是一味“靈丹妙藥”。無論何時觀察動物之間的相互交流，它們使用的訊號在演化過程中保持穩定，科學家認為維持這種行為必然要付出不小的代價。
唯一的問題是，這種代價並不總是存在。“如果不利條件原理是正確的，那麼人們應該能觀察到自然界各種訊號系統中的訊號成本，”普朗克演化人類學研究所的Michael Lachmann說，“但這並不總是會發生。”
黑喉藍林鶯會偏向飢餓的雛鳥。乞食對雛鳥來說成本似乎不高，這表明相關現象不能用不利條件原理來模擬。圖片來源：Steve Maslowski, USFWS
高低成本訊號共存
在不利條件原理下的訊號遊戲中，訊號成本低會導致雛鳥失控的乞食行為，使得這種訊號交流方式失去意義，隨後消失。事實上，類似的“廉價”訊號很穩定，演化必然執行了不同的遊戲規則。
在1997年的一篇論文中，理論生物學家Carl Bergstrom和他的同事發現了另一個難題：為了維持某一訊號絕對誠實的穩定性，這種訊號所要付出的成本會非常的高，對於訊號傳送者和接收者來說，不如不演化出這種訊號。科學家目前還不清楚這種情況到底如何出現。“僅僅確定一個演化穩定策略並不足以告訴你演化的終點。”華盛頓大學的Bergstrom說。
在《皇家學會學報B》中，Zollman、Bergstrom和加州大學歐文分校的Simion Huttegger提出，部分誠實模型可以解決這兩個問題。成本高和低的訊號在演化中都可以穩定存在，它們會到達一個平衡點，這已經在計算機模擬中得到驗證。
對雄孔雀，部分誠實模型是這樣運作的：優質的雄性總是生有很長的尾巴，但弱小的雄性會有多種性狀，有的長尾有的短尾。“如果你看到長尾的孔雀，那麼它更有可能是優質的。但這無法確定，”Zollman說，同時，雌孔雀不會被每一條豔麗的長尾吸引，“如果看到長尾，它有時會選擇與之交配，有時會直接拒絕。”
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部分誠實模型在成本低的訊號中也有著類似的工作機制。飢餓的雛鳥總是乞食，有些不那麼餓的雛鳥有時也會加入。“成年鳥類則會偶爾不回應它們的乞食訊號，並且絕不會給沒有發出訊號的幼鳥餵食。”Zollman說。
理論上這是一個成功的策略，但我們還需要進一步的研究來確定現實中鳥類是否真的這麼做。Hugh Drummond是墨西哥國立自治大學的生物學家，他的研究方向是藍腳鰹鳥親子之間的互動關係。他發現成年鰹鳥有時會忽略強烈乞食的幼鳥長達20分鐘，然後突然反芻一口食物，其行為似乎與部分誠實模型一致。“但父母這樣的反應是穩定習性嗎？”Drummond問，“或者它們是在等待食物預消化完成，再反芻給幼鳥？”
生物學家必須解開動物行為的精妙含義，才能回答有關演化的誠實與欺騙這類更大的問題。“儘管Zollman預測的模型表面上很清楚，”Drummond說，“但在實驗中可能會陷入迷惑。”
撰文：Natalie Wolchover
翻譯：潘磊
審校：楊心舟、吳非
引進來源：quantamagazine
本文來自：中國數字科技館
