几千年来,衰老的奥秘一直吸引着人们,许多人愿意做任何事情来阻止或逆转这一过程,因为衰老通常与大多数身体机能的逐渐恶化有关。 虽然衰老是生命的自然组成部分,但生物学家对这一过程在进化过程中的出现知之甚少。
目前尚不清楚衰老是否是不可避免的,因为有些生物体似乎根本没有衰老;此外,被称为负面衰老或年轻化的现象确实存在:例如,一些海龟的生命功能会随着年龄的增长而改善。
由Esszathmáry院士领导的进化研究所的研究人员努力证明先前提出但尚未证实的衰老理论的有效性。 该理论表明,在适当的情况下,进化可以有利于控制衰老的基因的增殖。
该研究发表在《BMC Biology》杂志上。
为了验证这一假设,研究人员使用了他们开发的计算机模型。 该模型是一种算法,能够在科学家的控制下模拟生物体和遗传种群的长期过程。 从本质上讲,有了这样的模型,进化的情景就可以运行,在几小时而不是数百万年内产生结果。 如果没有计算机建模,现代进化研究将是不可想象的。
这项研究的基本问题很简单:衰老有什么意义吗?它是否具有任何进化功能,或者它确实是生命的苦涩而致命的副产品?
如果可以选择衰老,衰老可以具有进化功能。 在我们的研究中,我们的目标是发现这种选择,“Szathmáry说。 “根据经典的解释,即使别无选择,衰老也会出现在人群中。 这是因为个体迟早会在没有衰老的情况下死亡(由于疾病或事故),因此种群中的自然选择力量会越来越弱。
这为在按时间顺序排列的老年人中产生不利影响(从而衰老)的基因创造了机会。 这意味着衰老只是进化的偶然结果,没有适应功能。
在上个世纪,利用不同的生物学机制,提出了几种进化理论来解释不可避免的衰老,这些理论不具有积极的功能。 一些科学家已经接受了这一假设,但当发现非衰老生物时,越来越多的研究人员质疑衰老的必然性,并认为衰老也可能具有一些优势。
进化生物学界已经接受,非适应性衰老的经典理论无法解释自然界中衰老的所有模式,这意味着对衰老的解释再次成为一个悬而未决的问题,“Szathmáry说。
替代性适应理论通过提出衰老的积极后果为这个问题提供了解决方案。 例如,在不断变化的环境中,衰老和死亡可能对个体更有利,因为这减少了竞争,而竞争阻碍了具有更好基因构成的适应性更强的后代的生存和繁殖。
但是,只有当个人主要被亲戚包围时,情况才如此。 否则,在有性生殖过程中,非衰老个体会从老龄化人口中“窃取”更好(并且更环保)的基因,从而使显着的衰老消失。
在运行模型后,生物学家发现衰老确实可以加速进化。 这在不断变化的世界中是有利的,因为更快的适应可以更快地找到足够的性状来支持基因在后代中的生存和传播。 这意味着衰老可能是一种有利的特征,并受到自然选择的青睐。
更多信息:András Szilágyi 等人,定向选择与亲属选择相结合有利于衰老的建立,BMC Biology (2023)。 doi: 10.1186/s12915-023-01716-w