Un modelo integrado de coevolución de la cultura genética del lenguaje mediado por la plasticidad fenotípica

Un modelo integrado de coevolución de la cultura genética del lenguaje mediado por la plasticidad fenotípica.

Resumen

En este artículo, proponemos un modelo basado en agentes para investigar posibles escenarios de evolución del lenguaje genético y cultural basados ​​en un marco coevolutivo integrado de cultivo de genes. Nos centramos en los siguientes problemas: (1) cómo la capacidad comunicativa puede evolucionar direccionalmente bajo una selección positiva dependiente de la frecuencia y (2) cuánto del efecto direccional hay entre el lenguaje y la evolución biológica. En nuestros experimentos y análisis evolutivos, descubrimos un escenario coevolutivo que involucra la evolución biológica de la plasticidad fenotípica y una dinámica coevolutiva cíclica entre la evolución genética y cultural que está mediada por la plasticidad fenotípica. Además, descubrimos que las tasas de cambio cultural son generalmente más rápidas que las tasas biológicas y fluctúan en una escala de tiempo corta; a largo plazo, sin embargo, Las tasas culturales tienden a ser lentas. Esto implica que la evolución biológica puede mantener el ritmo de la evolución del lenguaje. Finalmente, analizamos la entropía de transferencia para una discusión cuantitativa de los efectos direccionales entre ambas evoluciones. Los resultados mostraron que la evolución biológica parece ser incapaz de mantener el ritmo con la evolución del lenguaje en escalas de tiempo cortas, mientras que sus efectos direccionales mutuos están en el mismo rango en escalas de tiempo largas. Esto implica que el lenguaje y la biología relevante podrían coevolucionarse. Los resultados mostraron que la evolución biológica parece ser incapaz de mantener el ritmo con la evolución del lenguaje en escalas de tiempo cortas, mientras que sus efectos direccionales mutuos están en el mismo rango en escalas de tiempo largas. Esto implica que el lenguaje y la biología relevante podrían coevolucionarse. Los resultados mostraron que la evolución biológica parece ser incapaz de mantener el ritmo con la evolución del lenguaje en escalas de tiempo cortas, mientras que sus efectos direccionales mutuos están en el mismo rango en escalas de tiempo largas. Esto implica que el lenguaje y la biología relevante podrían coevolucionarse.

Introducción

La posesión del lenguaje distingue a los humanos de otros animales. Es cierto que otros animales también participan en la comunicación vocal; Por ejemplo, los monos Vervet pueden transmitir información simple mediante el uso de llamadas de alerta. Sin embargo, la comunicación vocal de tales animales carece de la gramática compleja y la alta expresividad que caracteriza el lenguaje humano. ¿Por qué solo los humanos tienen un lenguaje sofisticado? Esta es una de las preguntas centrales para comprender la identidad humana. En este estudio, exploramos la evolución del lenguaje en el contexto de la evolución biológica de los rasgos fundamentales que subyacen a la interacción comunicativa. Nos centramos en dos problemas fundamentales relacionados con la evolución del lenguaje: cómo la capacidad comunicativa puede evolucionar direccionalmente bajo la selección dependiente de la frecuencia y si la evolución cultural del lenguaje y la evolución biológica de los rasgos subyacentes de las interacciones comunicativas pueden coevolucionarse.

Una de las suposiciones fundamentales de la mayoría de los estudios sobre la evolución del lenguaje desde el punto de vista biológico es que los rasgos fundamentales subyacentes a las interacciones comunicativas evolucionaron bajo la selección direccional. Estos rasgos pueden modificarse gradualmente para aumentar el beneficio de las interacciones comunicativas. Al mismo tiempo, se ha asumido que tales rasgos deben ser compartidos entre individuos para que la comunicación tenga éxito. En consecuencia, al menos parte de la selección depende positivamente de la frecuencia. Esto puede obstruir la evolución basada en la selección direccional. Creemos que esto captura un problema fundamental y general en la evolución de los rasgos comunicativos. Por ejemplo, en el contexto de la evolución del lenguaje.

La solución de la naturaleza a este problema desafiante se puede encontrar en la evolución de la plasticidad fenotípica. La plasticidad fenotípica se refiere a la variabilidad en un fenotipo obtenido de un genotipo dado como resultado del desarrollo en diferentes entornos. En el campo de la biología evolutiva, la adaptación ontogenética (aprendizaje individual) basada en la plasticidad fenotípica ha sido reconocida recientemente como uno de los factores clave que provocan la evolución adaptativa de los nuevos rasgos. Wund resumió ocho hipótesis sobre cómo la plasticidad puede influir en la evolución (incluidas varias piezas de apoyo empírico), centrándose principalmente en la adaptación a nuevos entornos. Por ejemplo, se ha sugerido que la plasticidad fenotípica promueve la persistencia en un nuevo entorno y que un cambio en el entorno puede liberar variaciones genéticas crípticas a través de la plasticidad fenotípica, que a su vez afecta la tasa de respuesta evolutiva. Zollman y Smead analizaron modelos simples de evolución del lenguaje basados ​​en el juego de señalización de Lewis y el juego del dilema del prisionero. Observaron que la presencia de individuos plásticos altera la trayectoria de la evolución al alejar a la población de la señalización no adaptativa y hacia una señalización óptima. Llamaron a esto el "efecto de optimización Baldwin". Suzuki y Arita mostraron que tal cambio adaptativo puede ocurrir repetidamente usando un modelo computacional de la evolución de los rasgos comunicativos (por ejemplo, comportamientos de señalización y recepción, canales) que incorporan plasticidad conductual. Estos estudios han indicado que el aprendizaje puede ser una fuerza impulsora importante para la evolución adaptativa en el contexto de las interacciones comunicativas, aunque no abordan explícitamente la evolución cultural del lenguaje.

El segundo problema que consideramos es la relación entre dos procesos evolutivos diferentes: evolución biológica y evolución cultural. Los académicos evolucionistas han convergido en la idea de que los aspectos culturales e innatos del lenguaje estaban estrechamente vinculados en un proceso de coevolución de la cultura genética. Sin embargo, la relación entre los genes y el lenguaje es extremadamente compleja y está envuelta en controversia porque estos mecanismos interactúan entre sí a pesar de la diferencia en sus escalas de tiempo. Se ha adquirido un conocimiento sustancial sobre la coevolución gen-cultura en general desde el punto de vista del análisis genético. Un argumento aparentemente común es que el lenguaje cambia rápidamente y es un "objetivo en movimiento"; por lo tanto, no proporciona un entorno estable para adaptaciones biológicas. Este argumento es casi paralelo con la suposición de que la evolución biológica se ha "congelado" como si la evolución del lenguaje funcionara sobre un fondo biológico "fijo". Por ejemplo, Chater et al . utilizó un modelo computacional para mostrar que existen fuertes restricciones en las condiciones bajo las cuales el efecto Baldwin (típicamente interpretado como una evolución en dos pasos de la adquisición genética de un rasgo aprendido sin el mecanismo lamarckiano) puede incorporar restricciones lingüísticas arbitrarias y que el efecto emerge solo cuando el lenguaje proporciona un objetivo estable para la selección natural.

...