Evolutionary dynamics: Time scales for evolution of finite populations on hypercubes and games of reputation on dynamical networks
Final Report Abstract
In der Emmy-Noether Gruppe haben wir die Grundlagen der stochastischen evolutionären Spieldynamik untersucht und weiterentwickelt. Für mich im Verlauf dieser Arbeiten die größte Überraschung war es, dass Mutationen, deren Fitnessvorteil mit ihrer Häufigkeit abnimmt, mehr Zeit für die Fixierung brauchen können als neutrale Mutationen. Darüber hinaus haben wir mathematische Modelle entwickelt, die die Dynamik und Akkumulation von Mutationen in Geweben analytisch beschreiben. Anwenden kann man diese Modelle vor allem auf die Dynamik von Krebskrankheiten, bei denen die Gewebestruktur eine entscheidende Rolle spielen kann. Zusätzlich haben wir mehrere Anwendungen der evolutionären Spieldynamik untersucht. Bei der Großzahl dieser Anwendungen ist die Idee, dass ein Evolutionäres Modell auch auf der Basis von ökonomischen Experimenten verifiziert werden kann. Insbesondere folgende Studien haben dabei zu Reaktionen in der Presse geführt: • Hohe Mutationsraten können in System mit der Möglichkeit zur Bestrafung von Nicht-Kooperation die Evolution der Kooperation stabilisieren ("Cultural evolution different from social evolution"). • In ökonomischen Experimenten, bei denen Studenten über mehrere Runden solche Spiele mit realen Auszahlungen spielen, verhalten sich Menschen so, als wären die entsprechenden "sozialen Mutationsraten" hoch ("Menschen spielen anders als Computer"). • Auch Bestrafungsformen, bei denen Bestrafungsmaßnahmen von zentralen Institutionen durchgeführt werden, können evolvieren oder gelernt werden ("Who pays for the police"). • Evolutionäre Spieldynamik kann nur dann von der üblicherweise untersuchten konstanten Selektion abgegrenzt werden, wenn die Selektion ausreichend stark ist ("Wechselwirkende Mutationen erhöhen die Vielfalt"). • Heterozygoter Nachteil kann künstlich ausgenutzt warden, um künstliche, genetisch modifizierte Populationen lokal einzugrenzen ("Mutants with heterozygote disadvantage can prevent spread of transgenic animals").
Publications
- Cyclic dominance and biodiversity in well-mixed populations. Physical Review Letters, 100:058104, 2008
J. C. Claussen and A. Traulsen
- Exploration dynamics in evolutionary games. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 106:709-712, 2009
A. Traulsen, C. Hauert, H. De Silva, M. A. Nowak, and K. Sigmund
- Fixation times in evolutionary games under weak selection. New Journal of Physics. 11:013012, 2009
P. M . Altrock and A. Traulsen
- The pace of evolution across fitness valleys. Journal of Theoretical Biology, 259:613-620. 2009
C. S. Gokhale, Y. Iwasa, M. A. Nowak, and A. Traulsen
- Evolutionary games in the multiverse. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 107:5500-5504, 2010
C. S. Gokhale and A. Traulsen
- Human strategy updating in evolutionary games. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 107:2962-2966, 2010
A. Traulsen, D. Semmann, R. D. Sommerfeld, H.-J. Krambeck, and M. Milinski
- Social learning promotes institutions for governing the commons. Nature. 466:861-863, 2010
K. Sigmund, H. De Silva, A. Traulsen, and C. Hauert
- Somatic mutations and the hierarchy of hematopoiesis. BioEssays, 32:1003-1008, 2010
A. Traulsen, J. M. Pacheco, L. Luzzatto, and D. Dingli
- Dynamics of mutant cells in hierarchical organized tissues. PLoS Computational Biology, 7:el002290, 2011
B. Werner, D. Dingli, T. Lenaerts, J. M. Pacheco, and A. Traulsen
- Mutualism and evolutionary multiplayer games: revisiting the red king. Proceedings of the Royal Society B, 279:4611-4616. 2012
C. S. Gokhale and A. Traulsen
(See online at https://doi.org/10.1098/rspb.2012.1697)
