Cucos, formigas, abelhas e a evolução dos instintos

Neste artigo, abordo o capítulo VII de "A Origem das Espécies" (Instinto), no qual Charles Darwin efetua uma aplicação da teoria da evolução por seleção natural ao domínio dos instintos, inaugurando a análise biológica do comportamento. Darwin pretendeu mostrar a possibilidade de uma evolução gradual no caso de exemplos complexos como o parasitismo de ninhada do cuco, o hábito escravagista de formigas e a construção das células do favo de abelhas melíferas. Atribuiu ao comportamento um caráter funcional, comparou espécies próximas para reconstituir etapas evolucionárias, colocou os cálculos de custo e benefício e de otimização subjacentes à seleção do comportamento, indicou aspectos de competição entre espécies e de manipulação de umas por outras, e utilizou o pensamento da seleção de grupo para dar conta da presença de indivíduos estéreis em insetos eusociais. Mais do que soluções e resultados, Darwin traz, no capítulo Instinto, argumentos e uma proposta paradigmática para a análise dos comportamentos típicos da espécie, verdadeiro ponto de partida para as abordagens atuais da etologia e da ecologia comportamental.

Biological evolution of replicator systems: towards a quantitative approach

The aim of this work is to study the features of a simple replicator chemical model of the relation between kinetic stability and entropy production under the action of external perturbations. We quantitatively explore the different paths leading to evolution in a toy model where two independent replicators compete for the same substrate. To do that, the same scenario described originally by Pross (J Phys Org Chem 17:312–316, 2004) is revised and new criteria to define the kinetic stability are proposed. Our results suggest that fast replicator populations are continually favored by the effects of strong stochastic environmental fluctuations capable to determine the global population, the former assumed to be the only acting evolution force. We demonstrate that the process is continually driven by strong perturbations only, and that population crashes may be useful proxies for these catastrophic environmental fluctuations. As expected, such behavior is particularly enhanced under very large scale perturbations, suggesting a likely dynamical footprint in the recovery patterns of new species after mass extinction events in the Earth’s geological past. Furthermore, the hypothesis that natural selection always favors the faster processes may give theoretical support to different studies that claim the applicability of maximum principles like the Maximum Metabolic Flux (MMF) or Maximum Entropy Productions Principle (MEPP), seen as the main goal of biological evolution.