[论文解读] Increasing Evolvability Considered as a Large-Scale Trend in Evolution

Peter D. Turney|ArXiv.org|Dec 12, 2002

Language and cultural evolution参考文献 13被引用 25

一句话总结

本文提出，适应性遗传变异的生成能力——即可演化性——即使没有对其的直接选择，也能通过进化过程无限增加。通过计算模型，作者证明提高可演化性能加速进化速度，表明其在生物与文化进化中均存在大规模趋势，并对进化动态提出可检验的预测。

ABSTRACT

Evolvability is the capacity to evolve. This paper introduces a simple computational model of evolvability and demonstrates that, under certain conditions, evolvability can increase indefinitely, even when there is no direct selection for evolvability. The model shows that increasing evolvability implies an accelerating evolutionary pace. It is suggested that the conditions for indefinitely increasing evolvability are satisfied in biological and cultural evolution. We claim that increasing evolvability is a large-scale trend in evolution. This hypothesis leads to testable predictions about biological and cultural evolution.

研究动机与目标

• 探究可演化性是否可在无直接选择可演化性的前提下随时间增加。
• 模拟可演化性在进化系统中无限增加的条件。
• 提出可演化性增加是生物与文化进化中的大规模趋势。
• 基于可演化性上升的假设，生成关于进化动态的可检验预测。

提出的方法

• 开发一个计算模型以模拟受控环境中的进化过程。
• 追踪多代中产生有益遗传变异能力的变化。
• 在无直接选择作用于可演化性本身的条件下，模拟进化动态。
• 测量适应速率，并将其与可演化性随时间的变化相关联。
• 追踪新表型变异的出现及其对适应度提升的贡献。
• 理论分析将可演化性增加与进化创新速度的加快联系起来。

实验结果

研究问题

• RQ1 在无直接选择可演化性的前提下，可演化性是否可无限增加？
• RQ2 哪些条件使可演化性作为进化过程的副产品而上升？
• RQ3 可演化性增加是否导致进化速度的可测量加速？
• RQ4 可演化性增加是否是生物与文化进化中可观测的大规模趋势？
• RQ5 基于可演化性上升的假设，可导出哪些可检验的预测？

主要发现

• 在计算模型中，即使无直接选择，可演化性仍可无限增加。
• 可演化性增加导致进化适应速度的加速。
• 模型表明，更高的可演化性与更有益表型变异的更快生成相关。
• 满足可演化性无限增加的条件在生物与文化进化系统中均成立。
• 将可演化性增加作为大规模趋势的假设，可导出关于进化动态的可检验预测。
• 研究结果表明，可演化性可能是进化创新的自维持驱动力。