我們為什麼要衰老是進化生物學中的一個經典問題。當我們考慮導致疾病,衰老和死亡的基因如何進化時,需要考慮幾件事。
衰老進化的一種解釋是 突變積累( MA )假設。 P. Medawar的這一假設指出,導致晚年有害(破壞)效應的突變比導致早年疾病的疾病在基因組中的積累更多。這是因為對遲發突變的選擇較弱。與晚期突變相比,引起早期生命疾病的突變將更嚴重地降低其攜帶者的適應性。例如,如果我們在一個虛構的物種中說,所有個體都在40歲時停止繁殖,並且在50歲時出現了引起致命疾病的突變,那麼選擇就無法將其從種群中移除-攜帶者將擁有與那些沒有基因的人。在突變積累假說下,突變有可能通過種群漂移漂移。
另一個可能導致衰老的假說是 拮抗多效性 GC的strong>( AP )假設威廉姆斯。 多效性是當基因具有多種作用時,此類基因往往會導致性狀之間的相關性,身高和臂長可能有許多相同的基因影響著它們,否則,之間將沒有相關性手臂的長度和高度(儘管環境和鏈接也會導致這些模式)...回到AP作為衰老的解釋,如果某個基因在生命早期改善了身體的健康狀況,但是卻導致了晚期疾病,那麼它可以在整個生命過程中傳播。通過選擇人口。由於選擇的緣故,良好的早期效果很好地傳播,就像MA一樣,選擇不能“看到”遲發性疾病。
在MA和AP下,關鍵點在於選擇在消除晚期有害突變方面效率較低,而且由於有益的早期生命效應,它們的傳播速度可能更快。同樣,如果存在外部死亡(捕食等),那麼選擇的影響也會減弱,影響到晚年的等位基因。選擇功效的同樣降低會降低等位基因延長壽命傳播的速度。
第三個考慮因素是 一次性造血模型 ,T。Kirkwood對生活史權衡的描述,可能解釋了為什麼人們更傾向於衰老和早逝。想法是,個人擁有的可用資源數量有限-可能是由於環境限製或獲取/分配資源的能力。然後,如果我們假設個人必須將自己的能量用於兩件事,那就是通過維修和保養(體力維持)維持生命並繁殖後代(生殖投資),那麼投入到一個能量上的任何能量都會從另一個能量上奪走。如果一個人攜帶一個使其全部精力用於維持身體的基因,那麼它的適應性將非常低(可能為0!),並且該基因不會傳播。如果永久性維持所需的維持水平花費的精力多於一個人可以承受而不遭受低適應性(很有可能),或者甚至可以首先獲得併有效地轉換(也很可能),那麼維持率高的等位基因將不會傳播(並且老化的&死亡將繼續發生)。
再往前走,性別的年齡差異是很普遍的(這是我的工作目標),一種可能的解釋是,性別傾向於在身體維持和生殖投資之間權衡取捨,這可以導致在影響這種平衡的基因進化上發生衝突,並減慢了進化至性別特定最佳狀態的速度。 本文對該領域進行了很好的綜述。
總而言之,進化未能成功擺脫因遺傳病等導致的死亡。(本徵死亡率),因為僅弱效選擇了該效應,而這些等位基因可能會提供一些早期生命益處,而資源有限也可能會因權衡生殖力而減少延長壽命的潛力。適應性進化與優勝劣汰的生存無關,而是優勝劣汰的繁殖-優勝劣汰等位基因是傳播最有效的等位基因。
編輯:感謝Remi.b還指出了其他一些注意事項。
另一種想法是利他主義的衰老-有利於人口老齡化(該人口可能包含相關個人, you 在某種程度上與所有其他人類相關) 。在該模型中,老化是一個自適應過程(不同於MA,後者只是選擇不當的結果)。通過垂死一個人,可以為其後代/親戚生存提供空間(因為這樣一來,資源就不太可能限制人口)。這將阻止過度的人口增長,這可能導致人口崩潰,因此,通過較早地死亡,一個人會提高其後代生存的可能性。利他犧牲的論點通常很難被提倡,但最近的工作表明,這是一個比曾經想像的更合理的模型。
演化理論也表明衰老是一個適應性過程。這些表明,由年輕人和老年人組成的人群在適應人群的能力方面存在偏見-年輕人的適應能力更好(因為他們是最近產生的,所以環境很可能與他們喜歡的環境)。因此,通過衰老將適應性較差的個體從種群中剔除,並為適應能力更強的年輕個體釋放資源,種群將朝著其最佳狀態更快地進化。
這是一個很好的問題。
目前有一個名為“衰老/衰老的演變”的大型研究領域正在解決這個問題。我不會為您提供各種假設的完整概述,這些假設可以解釋我們為什麼會變老,但這是一個需要了解的基本概念。
我們將假設存在一些外部死亡率,即血統永遠無法逃脫,我認為這不是一個很難滿足的假設。因此,具有特定年齡效應(例如在3歲時降低繁殖力)的等位基因將承受更高的選擇壓力,並且比另一個導致繁殖力下降的等位基因更快地從種群中消除,但在4歲時,因為某些個體會在3歲到4歲之間死亡。換句話說,自然選擇在低年齡段比在高年齡段更有效。現在,想像在人類中通過降低78歲的生存率來增加20歲個體的生殖成功的等位基因。這種等位基因將很容易在人群中傳播。據說這些等位基因具有年齡特異性拮抗劑多效性作用。經驗研究表明存在具有拮抗年齡特異性拮抗劑多效性的等位基因。
簡而言之,由於存在一些外部死亡,自然選擇在不同年齡下表現出不同的強度,從而導致一些有害的等位基因在老年人中固定,尤其是那些等位基因具有特定年齡的拮抗劑多效性時。您可以在這本書中找到數學公式,並對這種效果進行更完整的討論
還存在其他基於譜系選擇,組選擇或突變選擇平衡的假設。
因為進化與個體無關,而是與物種有關。對於自然選擇而言,重要的不是您的壽命長短,而是您有多少孫子。壽命長 可能是進化的優勢,但與其他任何性狀一樣,它只是一個優勢,可以使您繁殖更多。
似乎壽命更長無論如何都是有優勢的,因為它會給您更多的複制時間。但是,由於我們尚不完全了解的原因,它在實踐中似乎並未以這種方式解決。大多數生物(假設它們壽命足夠長)最終都達到了停止繁殖的年齡。即使是人類也可以做到這一點,儘管在記錄的人類歷史上我們已經設法大大提高了平均壽命(更不用說幾千年了),但是人們停止繁殖的平均年齡顯然沒有改變
為什麼不呢?是什麼使這與更多的生殖年相比具有進化優勢?這是我們尚未真正弄清楚的事情之一。有許多相互競爭的理論,這裡還有其他一些答案。但是,回答您問題的最直接方法非常簡單:更長的壽命(和/或生育年限)並沒有給我們或我們的孩子帶來更多的繁殖成功。因此,沒有壓力要求該物種更長壽,因此這種情況不會發生。
實際上,從基因上講,動物繁殖後沒有理由繼續存在。
如果觀察鮭魚,它們在繁殖後會立即死亡,這可能是最有效的攜帶方式下一代的最佳基因。
對於哺乳動物,他們需要教給他們的後代在哪裡尋找食物,在哪裡尋找水以及如何避免危險。
在以人類為例,進入第三代,因此大多數人類認識他們的父母和祖父母,甚至在某些文化中與他們同住,因為他們的經驗和思想被認為非常重要。
所以也許問題應該是相反的,為什麼我們要活著看到我們的孫子們長大?
對另一個問題回答同樣的問題:人們為什麼死?他們為什麼不永遠活著而不是繁殖呢?我可以想到各種原因。想像一下一個永生的種族,以及另一個有很多孩子早就死亡的種族。現在想像一下在兩個人群中傳播的傳染性疾病。哪個種族最有可能生存?
當然,快速繁殖的種族有更高的機會。
而且,進化為快速繁殖的種族而不是快速發展的種族帶來了奇蹟永生的種族。這意味著一個物種的生存年限已通過進化精心“設計”出來。
如果進化無法圍繞最佳基因穩定下來,進化就不會起作用。這正是人類所發生的。大多數人具有相同的特徵:生活相同的年數,或多或少具有相同的能力,大多數差異幾乎無關緊要。
如果採用“自私的基因-理查德·道金斯”這一行。進化不關心個體,它關心基因。因此,只要這些基因可靠地傳遞到未來,進化就可以做到每100年4代或每100年100代。
沒有選擇機制會支持高齡。
等到人們可以健康地達到高齡時,他們就會停止所有生殖活動。
>相反,在45歲時患癌症的人可能已經繁殖了。
在一定程度上做到了;因為我們的壽命比類似老鼠的祖先更長。因此,問題就變成了:為什麼不將其擴展到永生。
關鍵是進化只關心基因的生存; 因此,如果您生活了1000年,或者您的10代人的每一代中都有1個個體的基因價值(每個人都生活了100年),這是相當成功的。生物體可以繁殖或存活很長的時間,難道兩者都不做嗎? 原則上可以,但是特定生態位的資源是有限的,因此為了避免大規模飢餓,繁殖率必須隨著個體平均年齡的增長而降低。
所以這表明擁有長壽的人並不比擁有短壽的人好,但這至少是平等的嗎?遺憾的是,如果新出生的人較少,那麼該物種的進化速度就會降低。壽命很長的物種對環境變化的反應能力較差。因此,在進化的時間尺度上,壽命極長的動物很可能會被壽命較短的動物所競爭。
當然,有一個自然的盈虧平衡點。將一個人從嬰兒帶到成年成年人要付出巨大的代價,因此一旦他們到達那裡,就可以讓他們待一段時間,但不是無限期地。
我假設壽命越長,意味著衰老的速度越慢,因為如果一座山落在人身上,進化就無濟於事!
所以,為什么生物體的速度慢或好於零?衰老率?
我正在描述的理論是基於生活史理論的。生命歷史理論假設:
根據這些數據,可以推斷出,給定物種的給定死亡率是由外在原因引起的(超過衰老原因) (例如吃東西),如果有機體不衰老,則可以使用一些數學方法來求出該有機體的平均壽命。很簡單……?
現在,鑑於非衰老物種的平均壽命有限,您真的認為該物種的最佳壽命策略是零老化嗎?請記住,要不衰老,就需要花費能量,而且一旦有機體死亡,維護健康所消耗的所有能量肯定會以屍體的形式浪費掉。
因此,如果有一種機制可以通過生命過程之間的資源權衡,生物體就必須在生殖方面投入更多的精力,而在維修和保養方面則需要更少的投入嗎?為什麼?只是為了減少以屍體形式出現的資源損失並提高生殖成功率,這才是最終要考慮的事情。
因此,事實上,零衰老率是不利的!如果生物以固定的物種特定比率衰老,那將是更加有利的。
現在,是時候闡明一些要點了:
我在這個 SE問題上發現了該理論,其中由於可疑的原因,該問題現已擱置。另外,OP提到了這本書-獨身主義的現代生物學理論和實驗,我認為這是擱置該問題的原因之一!