Nhà thơ Robinson Jeffers viết năm 1940: “Bạo lực là đỉnh cao của toàn bộ các giá trị trên thế gian. Còn thứ gì ngoài bộ hàm sắc nhọn của loài sói đã ngoạm lấy chân chú linh dương? Điều gì ngoài nỗi sợ hãi đã chắp cánh cho những con chim, và cơn đói trang hoàng cho cặp mắt chim ưng?”

Chúng ta đã thuộc nằm lòng những ẩn dụ về sự tiến hóa này, rằng cuộc sống là một cuộc chạy đua để giết hoặc bị giết. “Darwinian” (tiến hóa) là tượng trưng của “khốc liệt,” “sự tồn tại của kẻ khỏe mạnh nhất”, nhấn mạnh sự sống sót của những kẻ tàn nhẫn. Chúng ta coi những áp lực chọn lọc – thứ giúp trau dồi mỗi sinh vật để đạt được thành công và thúc đẩy sự đổi mới di truyền – là trật tự tự nhiên của mọi điều.

Nhưng giờ đây chúng ta biết rằng bức tranh đó chưa hoàn chỉnh. Quá trình tiến hóa có thể được thúc đẩy bằng cả sự cạnh tranh để thích nghi với môi trường và bằng cách nới lỏng các áp lực chọn lọc. Khi áp lực chọn lọc tự nhiên trên một sinh vật được nới lỏng, các đột biến sẽ thỏa thích sáng tạo, biến đổi và quá trình tiến hóa được tăng tốc. Sự thư thái của một cuộc sống dễ dàng hơn có thể thúc đẩy các dạng sống mới cũng mạnh mẽ như mối đe dọa từ cái chết.

Một trong những cách tốt nhất để nới lỏng các áp lực chọn lọc là hợp tác, điều mà nhà toán sinh học Martin Nowak gọi là “sự liên kết để tồn tại.” Nghiên cứu mới chỉ đào sâu và mở rộng tầm quan trọng của hợp tác và làm nhẹ bớt vai trò của các áp lực chọn lọc. Thế giới rộng lớn ngoài kia chứa đầy sự liên kết.

Có thể xem xét tính phù hợp của một loài trong một phối cảnh đa chiều được xác định bởi khả năng tương thích với môi trường của loài ấy. Vị trí của loài trong phối cảnh đó được xác định bởi các thông số như khả năng sinh sản, trao đổi chất, sức mạnh, v.v. Một “đỉnh” trong phối cảnh này thể hiện một vị trí trong không gian tham số nơi tính phù hợp của một loài ở mức cao, một “đáy” là nơi loài đó có thể đang trên bờ tuyệt chủng. Biên độ dốc trong các tiêu chí sinh tồn cũng rất quan trọng. Mỗi biểu đồ với độ dốc thoai thoải trong phối cảnh sinh tồn sẽ đại diện cho một môi trường mà dân số của một loài có thể đột biến mà vẫn tồn tại; còn một độ dốc lớn sẽ cho thấy một tập hợp các khả năng tồn tại mong manh như trứng để đầu đẳng, nơi mà ngay cả một thay đổi nhỏ cũng có thể đẩy một cá thể mang đột biến mới xuống vực. Khi áp lực chọn lọc được thả lỏng, phối cảnh sinh tồn tự thay đổi, như vậy các bờ dốc đứng sẽ mở rộng thành các cao nguyên. Khi một tính trạng được gỡ bớt những hạn chế chọn lọc, quần thể có thể khám phá nhiều khả năng hơn trong các tính trạng liên quan và quá trình tiến hóa có thể ứng biến một cách tự do hơn.

Sự chọn lọc có thể được nới lỏng bởi các yếu tố ngoại cảnh, chẳng hạn như sự sụt giảm số lượng thú săn mồi. Tuy nhiên, các quần thể cũng có thể giảm thiểu áp lực lựa chọn thông qua các hoạt động nội tại. Vào năm 2017, các nhà nghiên cứu tại Đại học Sheffield đã thực hiện một nghiên cứu nhằm minh định mối quan hệ qua lại giữa hành vi và sự tiến hóa bằng cách khảo sát một hành vi sinh tồn đơn thuần ở chuột: tụ tập lại để giữ ấm. Các nhà khoa học đã mô phỏng một quần thể chuột, xác định khả năng cách nhiệt và tốc độ trao đổi chất của chúng, cũng như xác định xem chúng thích ở riêng hay tụ tập. Họ đề ra một thuật toán tiến hóa để tối ưu hóa chi phí trao đổi chất của mỗi quần thể trong khi duy trì một phổ nhiệt độ lý tưởng.

Môi trường khắc nghiệt đã không tạo động lực cho sự phát triển của các hành vi — các hành vi đã tạo điều kiện cho sự xâm chiếm của các môi trường khắc nghiệt.

Trong trường hợp của những con chuột ưa cô độc, chúng chỉ có không gian giải pháp rất nhỏ để duy trì nhiệt độ thích hợp một cách hiệu quả. Đối với một loài, đây là thế lưỡng nan. Thứ nhất, nếu không gian giải pháp khả thi bị hạn chế, thì đột biến tiến hóa sẽ khó hơn nhiều — “như mò kim đáy bể.” Và thứ hai, một khi tìm thấy giải pháp, sẽ rất khó để khám phá các đột biến có lợi, tiềm năng tiếp theo. Khi một loài đang nhích dần dọc một sườn núi hẹp trong phối cảnh sinh tồn, thì bất kỳ bước hụt nào cũng có thể đẩy chúng rơi xuống bờ tuyệt chủng. Trong mô hình của các nhà nghiên cứu, việc tụ tập tìm hơi ấm giúp nới lỏng áp lực chọn lọc đặt lên lớp cách nhiệt của động vật, cho phép các gen kiểm soát sự trao đổi chất của chúng thay đổi nhiều hơn mà không ảnh hưởng đến khả năng duy trì nhiệt độ tối ưu của chúng. Điều này làm phẳng đi đỉnh của phối cảnh sinh tồn, giúp các thế hệ kế tiếp có thể nhanh chóng khám phá một khả năng rộng lớn trong phối cảnh sinh tồn và tích lũy nhiều loại đột biến hơn, cung cấp một nguồn gen phong phú hơn rồi sau đó có thể được lựa chọn trong tình huống biến đổi môi trường trong tương lai. Tất nhiên, áp lực chọn lọc giãn ra cũng có thể giúp tăng tải các đột biến bất lợi, do đó đây là sự đánh đổi. Dù vậy, khi sự chọn lọc được nới lỏng và dân số được tự do khám phá phối cảnh sinh tồn hơn, các loài có thể nhận thấy những đổi mới đáng kể về khả năng thích nghi nhanh hơn.

Các tác giả đã so sánh sự tiến hóa của động vật máu nóng với bò sát máu lạnh. Có vẻ như một bộ phận loài bò sát đã phát triển một yếu tố cách nhiệt để làm dịu đi sự chọn lọc — như lông hoặc khối lượng cơ thể lớn — trước khi chúng bắt đầu duy trì nhiệt độ cơ thể cao. Các loài động vật máu nóng nhỏ bé phải đối mặt với một thách thức lớn về trao đổi chất, vì tỷ lệ diện tích bề mặt trên thể tích của chúng quá cao nên chúng tỏa ra một lượng nhiệt khổng lồ. Khi đã có lớp cách nhiệt, quá trình trao đổi chất của những loài tổ tiên của động vật có vú sẽ tự do hơn để đột biến và ảnh hưởng đến nhiệt độ cơ thể ổn định. Và khi họ “phát hiện ra” tính máu nóng, họ nhận ra một lợi thế to lớn: Những loài động vật có vú đầu tiên có thể săn bắt và tự tin kiếm ăn vào ban đêm, mở ra các hướng tiến hoá hoàn toàn mới và cuối cùng dẫn đến một lớp động vật cực kỳ thành công. Các tác giả lập luận rằng bằng cách tụ tập lại, những con chuột hình thành một “siêu sinh vật” một cách hiệu quả — chia sẻ nhiệt để tiệm cận với những lợi ích thuộc về các sinh vật lớn hơn mà không cần phải tiến hoá để có một cơ thể lớn như thế, từ đó cho phép quá trình trao đổi chất của chúng tự do thay đổi hơn. Tất nhiên, các nghiên cứu tính toán phải được thực hiện với một chút dè dặt lẫn hoài nghi — với các giả định và sự đơn giản hóa cần thiết của bất kỳ mô hình nào — mặc dù các thí nghiệm mà chúng ta làm dựa trên chúng sẽ phải mất hàng thiên niên kỷ mới diễn ra trong tự nhiên.

Thông qua nghiên cứu quá trình phát sinh loài của những sinh vật có họ hàng, chúng ta có thể bắt đầu tạo mối tương quan giữa mối quan hệ của hành vi với động lực tiến hóa. Trong năm nay, các nhà khoa học từ đại học Lund Thụy Điển đã phân tích chiến lược sinh sản của 4000 loài chim, theo dõi sự hòa nhập vào hệ thống môi sinh mới sử dụng mối quan hệ gene đã biết giữa những loài chim. Chiến lược hợp tác sinh sản từ lâu đã được biết tới ở các môi trường khắc nghiệt. Giả định từ đó rằng: Những môi trường khắc nghiệt khuyến khích các loài phát triển các hành vi xã hội (chí ít giữa các loài họ hàng với nhau). Nhưng liệu giả định nhân quả này có xảy ra theo chiều ngược lại? Qua việc phân tích lịch sử di trú của các loài chim, các nhà nghiên cứu chỉ ra những loài có hành vi xã hội từ sớm sẽ có gấp đôi khả năng di chuyển tới môi trường khắc nghiệt hơn là những loài không có hành vi xã hội. Họ nhận thấy rằng sự hợp tác tạo một vùng đệm với sự bất định ở mùa sinh sản, giúp các quần thể có tính xã hội thành công hơn trong việc xâm chiếm các vùng đất mới. Môi trường khắc nghiệt không thúc đẩy sự tiến hóa của các hành vi, hành vi khiến khả năng chiếm dụng những môi trường khắc nghiệt được thực thi.

Chúng ta có xu hướng ghi nhận cuộc sống tách biệt với môi trường: Môi trường là một loại vật chứa, và sự sống giống như một chất lỏng thích nghi để lấp đầy nó. Năm 1935, Sir Arthur Tansley đưa ra khái niệm về hệ sinh thái. Ông tin rằng thiên nhiên vận hành như một cỗ máy, và vì vậy, giống như một kỹ sư, ông đã tìm cách lập bản đồ dòng chảy của năng lượng và vật chất thông qua cuộc sống và môi trường của nó. Nhưng như tôi đã nhận ra từ việc xây dựng sa bàn trong hộp giày ở lớp hai, một ngách sinh thái không chỉ là các thông số vật lý sơ cấp của môi trường động vật: độ mặn, độ kiềm, độ ẩm, nhiệt độ. Đó là một mạng lưới các mối quan hệ, không chỉ giữa một loài và môi trường sống của chúng mà còn với tất cả các loài khác cùng tồn tại trong cùng một không gian. Một ngách không kém phần năng động so với sự tiến hóa, trái ngược với tầm nhìn máy móc của Tansley. Nhà cổ sinh vật học Douglas Erwin viết: “Các nhà cổ sinh vật học thường nói rằng sự bùng nổ đa dạng trong danh mục hóa thạch chỉ đơn giản là sự ‘lấp đầy không gian sinh thái,’ cứ như thể mỗi loài mới cư trú trong một ô vuông của một bàn cờ định sẵn.”. Ông gợi ý rằng một giả thuyết tốt hơn là các loài tự xây dựng bàn cờ. Ví dụ, san hô hình thành ngách bảo vệ riêng của chúng bằng cách xây dựng các rạn san hô, làm chậm dòng chảy và giảm xói mòn trên chính mình. Các rạn san hô cũng là nơi cư trú của vô số loài khác, nhiều loài trong số đó đã tiến hóa các hành vi để bảo vệ san hô. Nếu một sinh vật có thể tùy chỉnh vị trí  của mình trong ngách sinh thái — bằng cách thay đổi bản thân hoặc các mối quan hệ của nó với các loài khác — thì sinh vật đó có cơ hội xây dựng thế giới trong đó thế hệ con cháu trong tương lai của nó sẽ phát triển, (khi mà môi trường sống được) định hình lại để đảm bảo cải thiện sự tồn tại của chúng.

Tiến hóa không phải là một cuộc chạy đua vũ trang, mà là một hòa ước giữa các quốc gia phụ thuộc lẫn nhau.

Chúng ta có thể hiểu hơn về mối quan hệ này thông qua một ví dụ nổi bật, còn được biết đến như một bí ẩn trong buổi bình minh của vi sinh vật học. Vào thế kỷ 19, các nhà vi khuẩn học đã nuôi cấy vi sinh vật bằng cách sử dụng công nghệ tiên tiến vào thời điểm đó: một lọ nước thịt ấm. Robert Koch nhận ra rằng những loại nước dùng như vậy có thể chứa nhiều chủng vi khuẩn khác nhau và phỏng đoán rằng nếu vi khuẩn được cung cấp một môi trường rắn để phát triển, những cụm khuẩn khác nhau có thể tách ra và được nghiên cứu riêng lẻ. Ông dùng dao tiệt trùng tách một củ khoai tây và bôi mảnh vụn từ các vết thương của một bệnh nhân bị bệnh lên đó, tạo ra môi trường nuôi cấy rắn đầu tiên. Khi các cụm khuẩn khác nhau hình thành, ông đã phân tách mỗi loài trên một lát khoai tây riêng biệt, nhưng chỉ một phần nhỏ trong số các chủng đã phân chia sống sót một mình.

Hiện ước tính 98% các loài vi khuẩn không thể được nuôi cấy đơn lẻ trong phòng thí nghiệm, hạn chế này không đơn thuần là vấn đề học thuật: Nó đã cản trở hàng loạt cơ hội khám phá các hợp chất y sinh mới. Thuốc kháng sinh tốt nhất của ta đã bị chính vi khuẩn đánh cắp; sau hàng triệu năm đồng tiến hóa, nhiều vi khuẩn đã phát triển các độc tố với độc lực cao để ngăn cản lẫn nhau. Nhưng nếu chúng ta không thể nuôi cấy hầu hết các chủng trong phòng thí nghiệm, chúng ta không thể phân lập các hợp chất hữu ích tiềm năng mà chúng tạo ra. Cho đến năm 2015, ta vẫn chưa phát hiện ra thêm một loại kháng sinh mới nào kể từ năm 1987 và bởi vi khuẩn phát triển quá nhanh, nhiều loại đã kháng lại các kháng sinh mà chúng ta đã dùng trong 30 năm qua. Chắc chắn có nhiều lý do khiến vi khuẩn từ chối sinh tồn trong phòng thí nghiệm, nhưng lý do tiên quyết là bởi một thực tế rằng, trong tự nhiên, vi khuẩn không tự sinh trưởng: Chúng cùng tiến hóa để phụ thuộc vào nhau. Theo góc nhìn của chọn lọc tự nhiên, việc các loài cần tới nhau để tồn tại nghe có vẻ bấp bênh, nhưng việc chúng phụ thuộc lẫn nhau quá phổ biến như vậy cho thấy nó phải có những ưu thế tiên quyết. Giả thuyết quân Q đen mô tả một khả năng như vậy.

Trong mô hình quân Q đen, các sinh vật từ bỏ các gen mã hóa những chức năng mà các loài khác trong môi trường đã cung cấp. Lập luận này chống lại giả thuyết quân Q đỏ nổi tiếng hơn, giả định rằng các sinh vật phải tuân theo một loại cuộc chạy đua vũ trang tiến hóa, luôn thích nghi với vũ khí và cách phòng thủ mới chỉ để tránh tuyệt chủng. Dẫu sự tiến hóa thường mang nét đặc trưng là một cuộc hành trình phức tạp tiến về phía trước, nhưng thực sự các sinh vật thường xuyên loại bỏ các gen. Cần tiêu tốn rất nhiều hoạt động trao đổi chất để duy trì các chức năng sinh học, nếu chúng không thực sự cần thiết, tốt nhất nên loại trừ chúng khỏi bộ gen. (Giả thuyết quân Q đen lấy tên từ trò bài Heart, trong đó người chơi cố gắng không nhặt phải những quân Q bích để tránh bị phạt đặc biệt nặng),  có thể lấy hai loài khuẩn lam phù du: Synechococcus và Prochlorococcus làm ví dụ điển hình là minh hoạ cho giả thuyết quân Q đen. Cùng sử dụng quá trình quang hợp để tự kiếm thức ăn nhưng cả hai đều chịu tác động tiêu cực bởi một phụ phẩm độc hại của quá trình này, ô-xi già. Quá trình sản xuất loại enzyme có thể trung hòa ô-xi già, catalase peroxidase, tiêu tốn rất nhiều năng lượng. Và mặc dù cả hai đều cần nó để tồn tại nhưng chỉ Synechococcus mang gen của nó. Synechococcus khử tất cả hydrogen peroxide trong môi trường, trong khi Prochlorococcus được lợi vì không phải tiêu tốn nhiều năng lượng.

Các loài trợ giúp như Synechococcus có thể trở thành loài then chốt trong hệ sinh thái. Bởi vì chúng cung cấp lợi ích chung cần thiết cho nhiều loài, chúng có thể được bảo vệ tránh khỏi cuộc cạnh tranh giữa các loài sống dựa vào chúng, như điều đang diễn ra với san hô. Thành công của Prochlorococcus phụ thuộc trực tiếp vào số lượng tương đối của Synechococcus. Nếu nó bắt đầu phát triển nhanh hơn loài trợ giúp, nó sẽ bị tiêu hủy do ô-xi già gia tăng. Bàn cờ đã thay đổi: Tồn tại không phải là trò chơi có tổng bằng không. Việc loại bỏ các gen catalase peroxidase mang lại lợi ích đáng kể về năng lượng cho Prochlorococcus; và như chúng ta đã thấy, việc một loài có quyền thoải mái lựa chọn cho phép nó khám phá các chức năng mới trong các khía cạnh khác.

Chung sống hòa hợp lâu dài có thể là tiền đề để các mối quan hệ cộng sinh thực sự tiến hoá. Hàng tỷ năm trước, một loài vi khuẩn lam cổ đại khác đã bị tổ tiên thực vật bắt giữ và “thuần hóa.” Nó loại bỏ hầu hết các gen cần thiết để tồn tại độc lập và trở thành thứ mà ngày nay chúng ta gọi là lục lạp. Để đền đáp việc được cung cấp một môi trường an toàn, những lục lạp này đã thực hiện quá trình quang hợp cho vật chủ của chúng, cung cấp năng lượng cho một dạng sống mới, để rồi cuối cùng lan rộng trên phần lớn Trái đất. Có khả năng chính kiểu phân công lao động này là mầm mống cho sự phát triển của các sinh vật đa bào. Ở đây, tiến hóa không phải là một cuộc chạy đua vũ khí, mà là một hòa ước giữa các quốc gia phụ thuộc lẫn nhau.

Anh và tôi có thể không bao giờ tiến hoá nếu không được thoải mái trong chọn lọc. Con người đã tạo ra một môi trường toàn cầu độc đáo, nơi chúng ta được bảo vệ phần lớn khỏi các áp lực chọn lọc: Nông nghiệp ngăn chặn nạn đói, y học bảo vệ chúng ta khỏi bệnh tật, các chuẩn mực văn hóa thúc đẩy sự hòa hợp cộng đồng. Quá trình tiến hóa của chúng ta đã bị ảnh hưởng sâu sắc bởi các hành vi bình ổn lựa chọn của chúng ta. Ví dụ, sự xuất hiện của một số đặc điểm của con người hiện đại dường như tương quan với việc gia tăng tiêu thụ năng lượng, liên quan đến việc thêm thịt vào chế độ ăn. Tổ tiên Homo erectus của chúng ta bắt đầu ăn nhiều thịt hơn đáng kể so với những loài người thời trước, tuy nhiên hàm và răng của họ được sinh ra để nghiền nát thực vật cứng và không hợp để nhai thịt. Dường như loài này đã sử dụng các công cụ không chỉ để săn bắn mà còn để chế biến (và, có thể, dùng lửa để nấu thịt). Thịt giàu năng lượng quá trình trao đổi chất và hệ tiêu hóa của chúng ta thoải mái lựa chọn — chúng ta chỉ cần bỏ ra 1/10 thời gian để ăn so với khi ăn thực vật — điều này đã mở đường cho sinh lý học hiện đại của chúng ta. Răng, hàm và ruột của chúng ta co lại, cho phép phân bổ nhiều năng lượng giúp bộ não phát triển mạnh, điều này đòi hỏi một tuổi thơ với chế độ ăn giàu calo trong thời gian dài để phát triển đầy đủ. Với những chiếc rìu thô sơ nhưng hiệu quả, Homo erectus đã thay đổi vận mệnh tiến hóa của mình. Ở người và các loài động vật khác có tính xã hội, khả năng hỗ trợ chọn lọc đặc biệt mạnh mẽ: Các thói quen thích nghi, như tụ tập để tìm hơi ấm và sử dụng các công cụ để chế biến thức ăn, có thể ảnh hưởng khắp quần thể nhanh hơn nhiều so với việc thay đổi bộ gen.

Văn hóa vẫn tiếp tục ảnh hưởng đến hệ gen của chúng ta cho đến tận ngày nay. Gen lactase giúp mã hóa enzym tiêu hóa đường lactose trong sữa. Mặc dù nó có trong tất cả các bộ gen của con người, nhưng theo truyền thống, nó đã ‘tắt’ sau khi trẻ lớn lên, khi trẻ ngừng bú mẹ. Nhưng gần đây, trong lịch sử tự nhiên của chúng ta, một số nhóm người chăn nuôi gia súc khác nhau đã phát triển khả năng tiêu hóa đường lactose trong suốt cuộc đời của họ, cho phép tiếp cận với một dạng dinh dưỡng mới, có giá trị. Ngày nay, con cháu của những nhóm này có thể uống sữa khi trưởng thành mà không chịu ảnh hưởng nặng nề.

Khi con người tụ thành các nhóm ngày càng lớn, con người sẽ phát hiện thêm nhiều những công nghệ vốn đã phức tạp. Trong các khu định cư đông đúc, các nghệ nhân và nhà phát minh có thể chuyên môn hóa tay nghề của họ và trao đổi ý tưởng với nhau. Việc lựa chọn phát triển công cụ đã gây áp lực đến khả năng chung sống hòa bình giữa con người, dẫn đến những cá nhân hung hăng, bất hợp tác có thể bị loại bỏ. Trên đa số phương diện, chúng ta đã trở thành một loài hòa nhã hơn, hợp tác hơn qua thời gian. Ví dụ, mức testosterone của chúng ta dường như đã giảm xuống, căn cứ trên kích thước xương mày của những người tiền nhiệm đã hóa thạch của chúng ta. Một số nhà khoa học cho rằng sự xuất hiện của nền văn hóa phức tạp đồng nghĩa với việc chúng ta phải tự thuần hóa mình sao cho hiệu quả.

Với những ai thuộc trường phái Darwin cổ điển tôn sùng sự tồn tại của những kẻ mạnh nhất nhất và coi bạo lực như một đức tính tốt, thông điệp là rất rõ ràng: Thư giãn đi.