Teoria somei de unică folosință

Teoria soma de unică folosință , uneori teoria soma de unică folosință[ Termen necunoscut ] [1] ( Teoria somei de unică folosință ) este un model evolutiv - fiziologic care încearcă să explice originea evolutivă a procesului de îmbătrânire .  Teoria a fost propusă în 1977 de Thomas Kirkwood , apoi la Institutul Național Britanic pentru Standarde și Control Biologic, în lucrarea sa de revizuire [2]. Această teorie se întreabă cum ar trebui organismul să-și gestioneze resursele (în prima versiune a teoriei era vorba doar despre energie) între întreținerea și repararea somei și alte funcții necesare supraviețuirii. Nevoia de compromis în utilizarea acestor resurse apare în legătură cu resursele limitate și nevoia de a alege cea mai bună modalitate de utilizare a acestora.

Această teorie a fost propusă în încercarea de a crea un cadru evolutiv pentru înțelegerea existenței și variației în procesul de îmbătrânire, care este universal pentru toate organismele vii [2] [3] . Acesta sugerează că indivizii ar trebui să investească în întreținerea și repararea somei lor în conformitate cu așteptările lor privind durata de viață viitoare și oportunitățile de reproducere . Cu toate acestea, așteptările unui individ cu privire la perspectivele viitoare de susținere a vieții și probabilitatea de reproducere nu sunt constante. Pentru specii diferite, și uneori chiar pentru indivizi diferiți din cadrul unei specii, este astfel necesar să-și mențină soma pe perioade diferite de timp. Teoria somnului de unică folosință stipulează că speciile și populațiile care, în medie, au puține amenințări externe și rate scăzute de reproducere ar trebui să investească mult mai mult în protejarea somnului lor decât speciile și populațiile care se așteaptă la o durată scurtă de viață și o reproducere rapidă. Când organismele sunt plasate în medii protejate și eliberate de selecția naturală , diferențele în repararea și întreținerea somei apar ca diferențe între specii și populație în ratele de îmbătrânire și durata maximă de viață .

Teoria este susținută de observarea populațiilor de animale sălbatice din natură, ceea ce arată că numărul și activitatea prădătorilor influențează strategia de supraviețuire a populației. De exemplu, studiile asupra populațiilor de guppy au arătat evoluția duratei de viață, care se manifestă foarte rapid ca răspuns la modificările mortalității [4] . Populațiile de guppy care cresc în condiții de mortalitate crescută sunt mai mici, cresc mai repede, se reproduc la o vârstă mai fragedă și alocă mai multe resurse de reproducere decât guppyi care trăiesc în condiții de mortalitate externă scăzută [5] . În plus, s-a sugerat că unul dintre motivele pentru care păsările și liliecii trăiesc mai mult decât animalele terestre de dimensiuni similare este că, fiind capabili să zboare, au fost scutiți de o mare parte din presiunea evolutivă a prădării pe care o experimentează animalele terestre . . Un alt studiu care a confirmat unele dintre fundamentele teoriei a fost efectuat pe două populații de opossums din Virginia . O populație de opossum găsită pe insula Sapelo, Georgia , nu are prădători naturali de pe uscat, în timp ce o altă populație găsită pe continentul statului este prăzită de pume , vulpi și lince . Ca urmare, s-a constatat că populația insulară dă naștere la mai puțini pui decât grupul continental și, în general, supraviețuiește până în al doilea sezon de reproducere, primind oa doua oportunitate de reproducere. Membrii acestui grup sunt de dimensiuni mai mici, au o speranță de viață medie cu 25% mai mare și o speranță de viață maximă cu 50% mai mare decât grupul continental [7] [8] .

Este important de menționat că, deoarece teoria somei de unică folosință ia în considerare doar aspectele evolutive ale îmbătrânirii, relația dintre consum, reproducere și îmbătrânire este considerată în termeni de rezultat final, mai degrabă decât mecanisme specifice. Dacă un animal individual are capacitatea de a se reproduce, nu se poate aștepta la nemurirea biologică, deoarece trebuie să-și mențină soma doar la un astfel de nivel încât individul mediu din populație să poată supraviețui pentru timpul necesar pentru a produce numărul necesar de descendenți. Cu toate acestea, lipsa oportunităților de reproducere poate avea un efect pozitiv asupra îmbătrânirii și duratei de viață [9] [10] . Acest lucru nu înseamnă că există o legătură între premoniția de susținere a vieții, reproducere, suport soma și longevitate, teoria soma de unică folosință prevede doar un compromis între suportul soma și reproducere mediată de procesul de alocare a resurselor. Teoria sugerează două motive pentru schimbarea organismelor. În primul rând, o creștere a așteptărilor privind mortalitatea adulților ar trebui să conducă la o scădere a suportului somei. Dacă un organism nu se așteaptă să trăiască mult, are mai puțină nevoie să se protejeze. În al doilea rând, o creștere a anticipării ratei de reproducere trebuie să conducă la o scădere a suportului pentru soma, deoarece indivizii prevăd o lipsă de resurse necesare reproducerii.

Teoria somei de unică folosință nu postulează mecanisme specifice de întreținere a somei și, prin urmare, este compatibilă cu majoritatea modelelor mecaniciste de îmbătrânire, cum ar fi acumularea de mutații somatice, proteine ​​alterate, teoria mitocondrială, teoria radicalilor liberi etc. [11] . În plus, speciile care au cele mai scăzute niveluri de mortalitate din cauze externe și rate scăzute de reproducere au, de asemenea, cea mai bună protecție împotriva stresului oxidativ ca urmare a mutațiilor și deteriorării proteinelor [12] [13] . De exemplu, repararea ADN- ului este mult mai proastă la rozătoare decât la primate [14] , iar celulele somatice de șoarece sunt semnificativ mai sensibile la stresul oxidativ indus chimic decât celulele de mamifere cu viață lungă [15] . Celulele epiteliale ale rinichilor păsărilor relativ durabile sunt, de asemenea, mai rezistente la daune chimice și radiații decât celulele corespunzătoare ale șoarecilor [16] .

În general, teoria soma de unică folosință oferă un cadru evolutiv util pentru înțelegerea procesului de îmbătrânire. Un corp mare de dovezi indirecte susțin această teorie, dar studiile experimentale detaliate încă lipsesc. .

Critica

Teoria soma „expensive” încearcă să coreleze tiparele de mortalitate cu considerente evolutive care provin din optimizarea echilibrelor fiziologice și ecologice, precum și din legile geneticii populației . Concluziile despre posibilitatea unei mari varietăți de modele și creșterea exponențială a mortalității sunt doar una dintre opțiunile particulare posibile pentru teoria evoluționistă a debutului îmbătrânirii. Opțiunea creșterii mortalității odată cu creșterea în vârstă, ca orice creștere a mortalității odată cu vârsta, conține considerații evolutive, dar aceste opțiuni nu pot fi deduse din aparenta incompatibilitate a acestor probleme, deoarece teoria recunoaște că îmbătrânirea și speranța de viață evoluează independent una de cealaltă . 17] .

Note

  1. V. N. Anisimov. Mecanismele moleculare și fiziologice ale îmbătrânirii Arhivat 29 ianuarie 2008 la Wayback Machine . - Sankt Petersburg: Nauka, 2003.
  2. 1 2 Kirkwood, TBL Evoluția îmbătrânirii   // Natura . - 1977. - Vol. 270 . - P. 301-304 .
  3. Kirkwood, TBL și Rose, MR Evolution of Senescence: Late Survival Sacrificed for Reproduction  // Philosophical Transactions of the Royal Society of London  :  journal. - 1991. - Vol. B332 . - P. 15-24 .
  4. The Evolution of Senescence in Natural Populations of Guppies ( Poecilia reticulata ) : A Comparative Approach   // Experimental Gerontology : journal. - 2001. - Vol. 36 . - P. 791-812 .
  5. Rexnick, D., Butler, MJ și Rodd, H. Life-History Evolution in Guppies. VII. Ecologia comparativă a mediilor cu pradă înaltă și scăzută   // Naturalistul american : jurnal. - University of Chicago Press , 2001. - Vol. 157 . - P. 126-140 .
  6. Austad, SN și Fisher, KE Îmbătrânirea mamiferelor, metabolismul și ecologia: dovezi de la lilieci și marsupials  //  Journal of Gerontology  : journal. - 1991. - Vol. 46 . - P. 47-53 .
  7. Austad, SN Senescența întârziată într-o populație insulară de opossum din Virginia (  Didelphis virginiana )  // Journal of Zoology  : journal. - Wiley-Blackwell , 1993. - Vol. 229 . - P. 695-708 .
  8. Austad, SN De ce îmbătrânim  (nespecificat) . — New York: John Wiley and Sons , 1997.
  9. ^ Hamilton, JB, and Mestler, GB Mortality and Survival: Comparison of Eunuches with Intact Men and Woman in a Mentally Retarded Population  //  Journal of Gerontology  : journal. - 1969. - Vol. 24 . - P. 395-411 .
  10. Westendorp, RGJ și Kirkwood, TBL Longevitatea umană cu costul succesului reproductiv  //  Nature: journal. - 1998. - Vol. 396 . - P. 743-746 .
  11. Harman, D. Aging: A Theory Based on Free Radical and Radiation Chemistry  //  Journal of Gerontology  : journal. - 1956. - Vol. 11 . - P. 298-300 .
  12. Ku, HH și Sohal, RS Comparația dintre generarea mitocondrială de pro-oxidanți și apărările anti-oxidante între șobolan și porumbel: o bază posibilă a variației longevității și potențialului metabolic  //  Mecanisme de îmbătrânire și dezvoltare: jurnal. - 1993. - Vol. 72 . - P. 67-76 .
  13. Barja, G.; Cadenas, S.; Rojas, C.; Lopez-Torres, M.; și Perez-Campo, R. O scădere a producției de radicali liberi în apropierea țintelor critice ca cauză a longevității maxime la animale  //  Comparative Biochemistry and Physiology: journal. - 1994. - Vol. 108B . - P. 501-512 .
  14. Cortopassi, GA și Wang, E. Există un acord substanțial între estimările interspecice ale activității de reparare a ADN-ului  //  Mecanisme de îmbătrânire și dezvoltare: jurnal. - 1996. - Vol. 91 . - P. 211-218 .
  15. Kapahi, P.; Boulton, M.E.; și Kirkwood, TBL Corelații pozitive între durata de viață a mamiferelor și rezistența celulară la stres   // Biologie și medicină cu radicali liberi : jurnal. - 1999. - Vol. 26 . - P. 495-500 .
  16. Ogburn, CE; Austad, S.N.; Holmes, DJ; Kikivich, JV; Gollahon, K.; Rabinovitch, PS; și Martin, GM Cultivate celule epiteliale renale de la păsări și șoareci: rezistență îmbunătățită a celulelor aviare la stresul oxidativ și deteriorarea ADN-ului  //  Journal of Gerontology  : journal. - 1998. - Vol. 53 . - P.B287-B292 .
  17. A. G. Golubev. Evoluția speranței de viață și a îmbătrânirii  // „Biosphere”: Jurnal științific și aplicat interdisciplinar. - 2011. - V. 3 , Nr. 3 . - S. 336-368 . — ISSN 2077-1460 . Arhivat din original pe 26 decembrie 2021.

Link- uri externe