Uma das características que nos distinguem de outros seres vivos é nossa cultura. Entretanto, como comportamentos não fossilizam, é difícil reconstruir o passado para gerar insights sobre por que nos tornamos o que somos hoje. Juntamente com dados etnográficos e experimentais, os modelos matemáticos têm sido utilizados para abordar a questão sobre como nossos comportamentos foram moldados pela evolução. Esta tese está dividida em duas partes. Na primeira parte, discutiremos sobre seleção multinível e sobre como o framework matemático chamado Two-level Fisher Wright (TLFW) pode nos ajudar a entender a evolução da cooperação em populações humanas. Após descrevermos o problema da cooperação através do uso de ferramentas de teoria dos jogos, revisamos algumas das teorias atuais sobre por que a cooperação evoluiu. Em seguida, empregamos o framework TLFW ao problema da emergência de altruísmo em populações de caçadores-coletores, considerando uma situação em que o conflito entre grupos direciona a seleção. Na segunda parte, abordamos o tópico de diversidade linguística e apresentamos a importância de se estudar a competição entre línguas para ajudar a preservá-las. Traçando um paralelo entre a evolução das línguas e a evolução de normas sociais, introduzimos um modelo para analisar a persistência de dialetos, quando existe competição com uma língua padrão nacional. / One of the features that distinguish human beings from other living species is our culture. However, since behaviors do not fossilize, it is difficult to reconstruct the past to get insights about why we are who we are. Along with ethnographic and experimental data, mathematical models have been used to address the question of how our behaviors were shaped by evolution. This thesis is divided into two parts. In the first part, we will discuss multilevel selection and how the mathematical framework Two-Level Fisher-Wright (TLFW) can help us to understand the evolution of cooperation in human populations. After describing the problem of cooperation by using game theory, we review some of the present theories about why cooperation has evolved. Then, we apply the TLFW framework to the problem of the evolution of altruism in populations of hunter-gatherers, considering a situation in which group conflict drives selection. In the second part, we discuss language diversity and present the importance of studying the competition between languages for helping to preserve them. By drawing a parallel between the evolution of language and social norms, we introduce a mathematical model to analyze the persistence of dialects competing against a national standard language.

Uma das características que nos distinguem de outros seres vivos é nossa cultura. Entretanto, como comportamentos não fossilizam, é difícil reconstruir o passado para gerar insights sobre por que nos tornamos o que somos hoje. Juntamente com dados etnográficos e experimentais, os modelos matemáticos têm sido utilizados para abordar a questão sobre como nossos comportamentos foram moldados pela evolução. Esta tese está dividida em duas partes. Na primeira parte, discutiremos sobre seleção multinível e sobre como o framework matemático chamado Two-level Fisher Wright (TLFW) pode nos ajudar a entender a evolução da cooperação em populações humanas. Após descrevermos o problema da cooperação através do uso de ferramentas de teoria dos jogos, revisamos algumas das teorias atuais sobre por que a cooperação evoluiu. Em seguida, empregamos o framework TLFW ao problema da emergência de altruísmo em populações de caçadores-coletores, considerando uma situação em que o conflito entre grupos direciona a seleção. Na segunda parte, abordamos o tópico de diversidade linguística e apresentamos a importância de se estudar a competição entre línguas para ajudar a preservá-las. Traçando um paralelo entre a evolução das línguas e a evolução de normas sociais, introduzimos um modelo para analisar a persistência de dialetos, quando existe competição com uma língua padrão nacional. / One of the features that distinguish human beings from other living species is our culture. However, since behaviors do not fossilize, it is difficult to reconstruct the past to get insights about why we are who we are. Along with ethnographic and experimental data, mathematical models have been used to address the question of how our behaviors were shaped by evolution. This thesis is divided into two parts. In the first part, we will discuss multilevel selection and how the mathematical framework Two-Level Fisher-Wright (TLFW) can help us to understand the evolution of cooperation in human populations. After describing the problem of cooperation by using game theory, we review some of the present theories about why cooperation has evolved. Then, we apply the TLFW framework to the problem of the evolution of altruism in populations of hunter-gatherers, considering a situation in which group conflict drives selection. In the second part, we discuss language diversity and present the importance of studying the competition between languages for helping to preserve them. By drawing a parallel between the evolution of language and social norms, we introduce a mathematical model to analyze the persistence of dialects competing against a national standard language.

Em uma perspectiva evolutiva, a emergência e a manutenção de comportamentos altruísticos e de cooperação não é de fácil entendimento. O impulso por ajudar um indivíduo desconhecido não pode significar um prejuízo na capacidade reprodutiva, o que muitas vezes parece ser o mais óbvio. Muito se tem feito no sentido de compreender os ganhos indiretos da cooperação, ou o que se espera em retorno por este comportamento. A espera por reciprocidade é um dos modos de se tornar a cooperação atraente. Os seres humanos possuem uma capacidade singular de expandir a reciprocidade para interações organizadas em que não necessariamente se recebe a retribuição de um favor, mas sim o favor de um terceiro indivíduo. Para estes sistemas, de reciprocidade indireta, são necessários elaborados processos cognitivos que sustentam uma capacidade para linguagem, julgamentos morais e organização social. Entende-se que esta forma de cooperação é um fator essencial para a evolução do intelecto e da estrutura social atuais dos seres humanos. A teoria dos jogos evolucionária é uma ferramenta matemática muito utilizada na sistematização analítica dos problemas envolvendo cooperação e processos evolutivos no geral. A capacidade reprodutiva é traduzida em termos de funções matemáticas, sendo possível realizar dinâmicas populacionais que modelam a pressão seletiva. Neste trabalho, utilizamos métodos de teoria dos jogos evolucionária para explorar modelos de reciprocidade indireta, expandindo o tratamento de um modelo para interações opcionais envolvendo estratégias de cooperadores condicionais. Mostramos que a presença de cooperadores incondicionais ameaça a estabilidade da cooperação e que erros de execução podem ser uma solução. / At an evolutionary perspective, the emergence and maintenance of altruistic and cooperative behaviours is of no easy understanding. The impulse of helping an unrelated individual cannot mean a loss of reproductive fitness, as many times may seem the obvious. Much has been done in the way of knowing the indirect benefits of cooperation, or what to expect in retribution for this behaviour. To expect reciprocity is one way of looking at cooperation as more attractive. Human beings have a singular capacity of expanding reciprocity to organized interactions where retribution of a favour is not necessary, but one can expect the favour of a third-party. For these systems, of indirect reciprocity, elaborate cognitive processes are necessary, ones that maintain the capacity for language, moral judgements and social organization. One can understand this form of cooperation as an essential factor for the evolution of humans nowadays´ intellect and social structure. Evolutionary game theory is a mathematical tool that is largely used in the analytical systematization of problems involving cooperation and evolutionary processes in general. Reproductive fitness is understood in terms of mathematical functions, making possible the work on population dynamics that model selective pressure. In this work, we use methods in evolutionary game theory to explore models of indirect reciprocity, expanding the treatment of a model for optional interactions involving conditional cooperators strategies. We show that the presence of unconditional cooperators threatens the stability of cooperation and that execution errors might be a solution.

Em uma perspectiva evolutiva, a emergência e a manutenção de comportamentos altruísticos e de cooperação não é de fácil entendimento. O impulso por ajudar um indivíduo desconhecido não pode significar um prejuízo na capacidade reprodutiva, o que muitas vezes parece ser o mais óbvio. Muito se tem feito no sentido de compreender os ganhos indiretos da cooperação, ou o que se espera em retorno por este comportamento. A espera por reciprocidade é um dos modos de se tornar a cooperação atraente. Os seres humanos possuem uma capacidade singular de expandir a reciprocidade para interações organizadas em que não necessariamente se recebe a retribuição de um favor, mas sim o favor de um terceiro indivíduo. Para estes sistemas, de reciprocidade indireta, são necessários elaborados processos cognitivos que sustentam uma capacidade para linguagem, julgamentos morais e organização social. Entende-se que esta forma de cooperação é um fator essencial para a evolução do intelecto e da estrutura social atuais dos seres humanos. A teoria dos jogos evolucionária é uma ferramenta matemática muito utilizada na sistematização analítica dos problemas envolvendo cooperação e processos evolutivos no geral. A capacidade reprodutiva é traduzida em termos de funções matemáticas, sendo possível realizar dinâmicas populacionais que modelam a pressão seletiva. Neste trabalho, utilizamos métodos de teoria dos jogos evolucionária para explorar modelos de reciprocidade indireta, expandindo o tratamento de um modelo para interações opcionais envolvendo estratégias de cooperadores condicionais. Mostramos que a presença de cooperadores incondicionais ameaça a estabilidade da cooperação e que erros de execução podem ser uma solução. / At an evolutionary perspective, the emergence and maintenance of altruistic and cooperative behaviours is of no easy understanding. The impulse of helping an unrelated individual cannot mean a loss of reproductive fitness, as many times may seem the obvious. Much has been done in the way of knowing the indirect benefits of cooperation, or what to expect in retribution for this behaviour. To expect reciprocity is one way of looking at cooperation as more attractive. Human beings have a singular capacity of expanding reciprocity to organized interactions where retribution of a favour is not necessary, but one can expect the favour of a third-party. For these systems, of indirect reciprocity, elaborate cognitive processes are necessary, ones that maintain the capacity for language, moral judgements and social organization. One can understand this form of cooperation as an essential factor for the evolution of humans nowadays´ intellect and social structure. Evolutionary game theory is a mathematical tool that is largely used in the analytical systematization of problems involving cooperation and evolutionary processes in general. Reproductive fitness is understood in terms of mathematical functions, making possible the work on population dynamics that model selective pressure. In this work, we use methods in evolutionary game theory to explore models of indirect reciprocity, expanding the treatment of a model for optional interactions involving conditional cooperators strategies. We show that the presence of unconditional cooperators threatens the stability of cooperation and that execution errors might be a solution.