MTA ÖK Evolúciós Rendszerek Kutatócsoport

A kutatócsoport tevékenysége: 

A kutatócsoport jelenlegi kutatása hat munkacsomag köré szerveződik:

1. EVOLÚCIÓS ÖKOLÓGIA. Foglalkozik az ökológiai kölcsönhatások, a biodiverzitás és a közösségek evolúciójának mechanizmusaival és az eredményül kapott mintázatok elemzésével.
(i) E csomag kiemelkedő rész egye, Európa keleti részén példátlan mezokozmosz infrastruktúra létrehozása és a vele való kísérletezés az MTA BLI területén. A mezokozmosz vízi ökoszisztémákban zajló folyamatok kontrollált vizsgálatára alkalmas: az abiotikus és a biotikus paraméterek (pl. vízhőmérséklet, vízszint, tápanyag koncentráció, vízáramlás, fajkompozíció) tetszés szerint manipulálhatók. A mezokozmoszba telepített ökológiai közösségek kölcsönhatási hálózatait vizsgáljuk. Az interakciós hálózatok felépülése illetve azok megzavarása (pl. fajvesztés) egyaránt alkalmat ad arra, hogy az aktuális kapcsolathálózat elemzése során nyert predikciókat (mind topológiai, mind szimulációs) kísérletesen tesztelhessük.
(ii) Pollinációs hálózatok. A természetes élőhelyek fragmentációja és a klímaváltozás kombinációja érzékenyen érint egy sor fajt, különösképpen például a mezőgzdaságilag is jelentős növényfajok pollinátor partnereit. Adatok alapján meghatározzuk az egyes közösségek kulcsfontosságú fajait, a legkritikusabb direkt és indirekt kapcsolatokat, a fajok között kialakuló funkcionális redundanciát és feltérképezzük a háziméh, valamint egyes védett és invazív beporzó rovarok kontrolljának lehetőségeit.

2. DARWINI ORVOSLÁS. A közismert orvoslás azzal foglalkozik, hogy miként leszünk betegek; az evolúciós medicina meg azzal, hogy miért.
(i) A szepszis megértése a mikrobiális „zendülés” elemzésével. Világszerte különös érdeklődés övezi az ember és a benne élő mikrobiális közösség, az ún. mikrobiom közti együttműködést, mert ez az egészséges emberi életműködés egyik nélkülözhetetlen feltétele. E mutualista (pozitív szimbionta) együttműködés biztosítja a kórokozók elleni védelem, az emésztés, és több más életfontosságú funkció zavartalanságát. Elméletünk valószínű magyarázatot ad arra, hogy ez a kölcsönösen előnyös kapcsolat olykor megváltozik, és a mikrobiom tagjai megszűnnek tovább támogatni a gazdaszervezet túlélését. laborállatok (patkány) lebomló tetemeinek mikrobiológiailag elemezzük. A jelenség modellezése, pontosabb megértése hozzásegíthet a klinikai gyakorlat javításához.
(ii) Nemzetközi együttműködésben megvizsgáljuk, hogy az AIDS betegség kialakulásáért felelős HIV virus betegségokozó képessége (virulenciája ) változott-e az elmúlt évtizedekben. globális járványtani adatokat felhasználva megbecsüljük a HIV teljes evolúciós potenciáljának időbeli alakulását, amit befolyásol a fertőzöttek száma és vírusszintje, valamint a fertőzési láncok hossza. Az eredmények informálhatnak a vírus emberhez való alkalmazkodásának üteméről, valamint a gyógyszer-rezisztencia kialakulásának kockázatáról.

3. A NAGY EVOLÚCIÓS ÁTMENETEK. A nagy evolúciós átmenetek elméletét két vonatkozásban fejlesztjük tovább:
(i) Főleg információelméleti alapon megkísérlünk egy olyan elméleti „tranzitométert” szerkeszteni, amely kvantifikálja, hogy egy nagy átmenet „hol tart”. Vizsgáljuk, hogy a tranzitométer elmélet milyen rokonságban lehet a fizikában ismert fázisátalakulások elméletével.
(ii) Kidolgozzuk a filiális átmenetek részleteit, vagyis az adaptív (darwini) immunitás és az evolúciós neurodinamika megjelenésének dinamikáját. A filiális átmenetek a meglévő hierarchiaszinten belül, interkalációs módon ékelnek be egy új darwini rendszert. Az evolúciós neurodinamika, mint hipotézis tőlünk származik; felfogásunk szerint a bonyolult problémamegoldás során az agy valós idejű evolúciós algoritmusokat is használ. Megkezdjük a kívánt algoritmust hatékonyan számoló célzott hardver fejlesztését, siker esetén a megfelelő spinoff cég megalapítását.

4. KOMMUNIKÁCIÓ ÉS KOOPERÁCIÓ. Az állatokban ismeretlen jellegű kooperáció és a természetes nyelv az emberi lét szinergisztikus alapjai, melynek evolúciós eredetét a korábbiaknál alaposabban vesszük górcső alá, s ezzel hozzájárulunk az evolúciós antropológia fejlődéséhez is.
(i) A korai ember-elődök együttműködésének és szimbolikus kommunikációjának kialakulását jelenleg két elmélet magyarázza: az egyik agresszív dögevésből (confrontative scavenging) indul ki, a másik a kifárasztásos vadászat (endurance hunting) mechanizmusából. E forgatókönyveket látással kiegészített Thymio robotok populációját használva e célra készített terepen kísérletesen vizsgáljuk, melynek fontos hozadéka a tudásbázis bővítése az evolúciós robotika meghonosítása révén.
(ii) Az emberi egalitáriánus viselkedés és az emberi személyiségjegyek diverzifikációjának evolúciója. Nemrég azt mutattuk meg, hogy a összetett, kooperációt igénylő feladatok megoldásánál az egyedek szakosodnak az egyes részfeladatok megoldására, így a készségekben is nagyobb változatosság jön létre. E modell nyomán felmerült, hogy a személyiségjegyek diverzifikációja éppen a kooperatív feladatok diverzifikációjának az eredménye. Terveink között szerepel egy, a specializációt vizsgáló humán kísérletek kivitelezése, melynek során arra keresnénk választ, hogy a temperamentum vagy más személyiség-jellemzők hogyan hatnak a különböző stratégiák közötti döntés mechanizmusára, valamint, hogy mikor hatékonyabb specialistának lenni, mint generalistának.

5. EVOLÚCIÓS GAZDASÁGTAN. Az evolúciós ökonómia a gazdasági folyamatok elemzéséhez az evolúcióbiológia és az ökológia eszköztárát is használja. Sem az objektumokat, sem a döntéshozókat nem tekinti rögzítettnek, hanem azzal foglalkozik, hogy a nem-egyensúlyi folyamatok hogyan transzformálják belülről a gazdaságot. Mi két hozzájárulást tervezünk.
(i) A játékelméletben a Nash-féle megoldás koncepciója a legelfogadottabb. Egy biológiai esetben már megmutattuk, hogy a statikus és dinamikus megoldási koncepciók eltérő jóslatokat adnak. Megvizsgáljuk, hogy a Nash-féle megoldási koncepciót elvető játékosok, növelhetik-e kifizetésüket, ha dinamikus módon, ellenfelük aktuális stratégiájára reagálnak?
(ii) Felvetettük, hogy a bankoknak a kamatot nem exponenciális, hanem parabolikus (szub-exponenciális) növekedési törvény alapján kellene számolniuk, mert ez megengedi a kompetíciót a kompetitív kizáródás nélkül; más szavakkal: elejét venné annak, hogy az anyagi javak minél nagyobb hányada egyre kevesebb ember kezébe kerüljön, s ezáltal jelentősen stabilizálná és élhetőbbé tenné a társadalmat. Célunk e javaslat kibontása a shadow banking, a termelési szféra és az adózás alapfolyamatait tekintetbe vevő dinamikus gazdasági modell segítségével.

6. ASZTROBIOLÓGIA / ÉLET KELETKEZÉSE. Az élet keletkezésének kutatása jelen esetben az RNS-világ koncepció továbbfejlesztését jelenti. A metabolikus replikátor modell alkalmazásával vizsgáljuk, hogy milyen komplexitást érhet el a felületi anyagcsere, illetve, hogy miként léphet a lipid kompartmentbe záródás útjára. A sztochasztikus korrektor modellcsaláddal, mint prebiológiai rendszermodellel vizsgáljuk a fenntartható génszám és az anyagcsere hálózat karakterisztikáinak összefüggését, másrészt valós RNS-ek aktivitástájképei alapján az elsődleges hibaküszöböt is becsüljük. Az RNS katalitikus sokféleségét az aminosavak és később a fehérjék terjeszthetik ki. Ehhez azonban a genetikai kódnak, illetve a transzlációnak kell kialakulnia. Ezek eredetét vizsgáljuk bioinformatikai eszközökkel.

Válogatott publikációk: 

2017

de Vladar, HP, E Szathmáry (2017): Beyond Hamilton's rule Science 356(6337): 485-486. Tovább ››
de Vladar, HP, M Santos, E Szathmary (2017): Grand Views of Evolution Trends in Ecology & Evolution 32(5): 324-334. Tovább ››
Projektek: 
2017 - 2020 Az evolúció fényében: elvek és megoldások (GINOP-2.3.2-15-2016-00057 - EVOL GINOP - Prof. Szathmáry Eörs, az MTA tagja)