Тривале життя та багато дітей – донедавна таким було поширене уявлення про ідеальне життя. Проте, поглянувши на світ тварин, помітимо: висока плодючість і тривале життя – несумісні. Адже тварини, що живуть дуже мало, виявляються дуже плодючими, натомість тварини-довгожителі народжують небагато нащадків. За обмежених ресурсів мікроорганізми також або довго живуть, або активно розмножуються – але не те й те зразу. Дослідники з Інституту еволюційної біології імені Макса Планка в Плені тепер з’ясували, як досягається компроміс між виживанням і плодючістю. Згідно з отриманими даними, середній вік розмноження є чинником втрати плодючості за умови зростання тривалості життя.

 


Бронзівка золотиста (Cetonia aurata) після дощу в Бад-Маленте (Німеччина). Цей жук, як і більшість організмів, стикається з компромісом між виживанням і відтворенням. Зображення: Stefano Giaimo​.

 

Африканський слон або пустельна черепаха можуть жити до 80 років. Упродовж життя вони часто опиняються в небезпеці й ніколи не отримують медичної допомоги. Ці тварини стали б ідеальним предметом дослідження для тих, що намагаються розгадати таємницю довголіття. Але вікові дослідження тварин-довгожителів насправді практично неможливі. Життя одного вченого замало, щоб вивчити відмінності між двома поколіннями слонів. Крім того, такі тривалі проєкти були б дуже затратними.

 

З огляду на це моделями старіння та довголіття науковці переважно обирають тварин з відносно незначною тривалістю життя, зокрема мишей і дрозофілів. Оскільки ці тварини швидко розмножуються, на їхньому прикладі можна легко простежити та дослідити вікові зміни та зміни тривалості життя між різними поколіннями. Часто стають видимими генетичні зміни, що продовжують тривалість життя. Якщо людина наділена подібними генами, то і в неї вони мали б продовжувати життя, гласять припущення.

 

Проте існує інший компонент, що напряму залежать від тривалості життя: плодючість організму. Так, тварини, що живуть недовго, часто дуже плодючі, натомість довгожителі народжують лише кілька нащадків. Миші, наприклад, живуть близько двох років, у віці кількох тижнів досягають статевої зрілості і до восьми разів на рік народжують від трьох до восьми мишенят. Водночас слони можуть жити до 80 років, але в процесі свого життя самка народжує до 10 слоненят. З еволюційного погляду це виглядає своєрідним компромісом між довголіттям і плодючістю. Одне може збільшуватися лише за рахунок іншого.

 

Стефано Джіамо (Stefano Giaimo) та Арне Траулсен (Arne Traulsen) з відділу еволюційної теорії в Інституті еволюційної біології імені Макса Планка продемонстрували, як можна виміряти цей компроміс – на підставі математичної моделі. Вони вирахували оптимальну для організму комбінацію виживання та плодючості. При цьому плодючість і довголіття були двома компонентами, що негативно впливали один на одного: якщо перше зростало, друге – зменшувалося.

 

Розрахунки науковців засвідчили, що час генерацій, тобто середній вік розмноження, можна використати як коефіцієнт відтворення для розрахунку оптимуму між плодючістю і тривалістю життя: якщо організм живе довго, його плодючість зменшується. Якщо ймовірність вижити впродовж певного часового проміжку зростала на 2%, то процентна втрата плодючості в цьому віці становила подвоєний час генерацій цього організму.

 

Коли ймовірність на виживання зростає навіть, здавалось би, несуттєво, це може відчутно вплинути на розмноження тварини. Наприклад, час генерацій миші становить 2,5 місяці. Чотиривідсоткове зростання ймовірності її виживання від місяця до місяця може зменшити щомісячну плодючість тварини до 10%.

 

Як тривале життя впливає на плодючість людини, наразі неможливо сказати напевно. «Але, можливо, вікові дослідження, здійснені на тваринах, які живуть недовго, сильно недооцінюють ту ціну, яку потрібно заплатити за довголіття», – пояснив Арне Траулсен. 

 


 

Оптимум між виживанням s і плодючістю f еволюційної рівноваги в життєвому циклі


Wer länger lebt, bekommt weniger Kinder
mpg.de 12.06.2019
Stefano Giaimo, Arne Traulsen
Generation Time Measures the Trade-Off between Survival and Reproduction in a Life Cycle
The American Naturalist (2019)

Зреферувала С. К.

23.06.2019