Utvecklingen av åldrande är en grundläggande fråga inom biologi. Även om många teorier har föreslagits, finns det fortfarande ingen konsensus om den ultimata orsaken till åldrande. En framträdande teori är att åldrande är ett resultat av naturligt urval som gynnar genetiskt begränsad livslängd som en linjär fördel. Denna teori hävdar att individer som lever längre än sin reproduktionsnivå upplever en minskning av konditionen på grund av ackumuleringen av skadliga mutationer, och att denna minskning av konditionen uppväger alla fördelar med fortsatt överlevnad.
För att testa denna teori utvecklade vi en rumslig modell för naturligt urval som uttryckligen inkluderar effekterna av åldrande. Vår modell visar att naturligt urval under ett brett spektrum av förhållanden gynnar genetiskt begränsad livslängd som en linjär fördel. Detta resultat är robust för förändringar i mutationshastigheten, hastigheten för miljöförändringar och konkurrensens intensitet.
Våra resultat ger starkt stöd för teorin att åldrande är ett resultat av naturligt urval som gynnar genetiskt begränsad livslängd som en linjär fördel. Denna teori har viktiga implikationer för vår förståelse av åldrandets biologi och för utvecklingen av interventioner för att förlänga en hälsosam livslängd.
Åldrande är ett universellt fenomen som påverkar alla levande organismer. Även om åldrandeprocessen är komplex och inte helt förstådd, är det tydligt att åldrande är förknippat med en försämring av fysisk och mental funktion och en ökad risk för dödsfall.
Utvecklingen av åldrande är en grundläggande fråga inom biologi. Varför åldras vi? Och varför åldras vissa arter snabbare än andra? Många teorier har föreslagits för att förklara utvecklingen av åldrande, men det finns fortfarande ingen konsensus om den ultimata orsaken till åldrande.
En framträdande teori är att åldrande är ett resultat av naturligt urval som gynnar genetiskt begränsad livslängd som en linjär fördel. Denna teori hävdar att individer som lever längre än sin reproduktionsnivå upplever en minskning av konditionen på grund av ackumuleringen av skadliga mutationer, och att denna minskning av konditionen uppväger alla fördelar med fortsatt överlevnad.
Det finns vissa bevis för att stödja denna teori. Till exempel har studier visat att mutationshastigheten ökar med åldern i en mängd olika organismer. Dessutom har studier visat att individer som lever längre än sin reproduktionsnivå ofta upplever en nedgång i fertilitet och en ökad risk för sjukdomar.
Men det finns också vissa utmaningar med denna teori. Till exempel är det inte klart varför naturligt urval skulle gynna genetiskt begränsad livslängd hos vissa arter men inte hos andra. Dessutom är det inte klart hur genetiskt begränsad livslängd skulle kunna utvecklas inför ett starkt urval för lång livslängd.
För att ta itu med dessa utmaningar utvecklade vi en rumslig modell för naturligt urval som uttryckligen inkluderar effekterna av åldrande. Vår modell visar att naturligt urval under ett brett spektrum av förhållanden gynnar genetiskt begränsad livslängd som en linjär fördel. Detta resultat är robust för förändringar i mutationshastigheten, hastigheten för miljöförändringar och konkurrensens intensitet.
Vår modell är en rumslig modell av naturligt urval som är baserad på Moranprocessen. I Moran-processen är individer placerade på ett rutnät och förökar sig genom att föda en enda avkomma som ersätter en slumpmässigt vald individ. Sannolikheten att en individ reproducerar sig är proportionell mot dess kondition.
Vi modifierade Moran-processen för att införliva effekterna av åldrande. I vår modell har individer en genetiskt bestämd livslängd som hämtas från en Weibull-distribution. Weibull-distributionen är en flexibel distribution som kan användas för att modellera ett brett spektrum av livslängder.
Vi inkorporerade också effekterna av mutation i vår modell. Mutationer sker i konstant takt och kan förändra en individs livslängd. Mutationer som ökar livslängden är fördelaktiga, medan mutationer som minskar livslängden är skadliga.
Slutligen införlivade vi effekterna av miljöförändringar i vår modell. Miljöförändringar sker i konstant takt och kan förändra individers kondition. Välgörande miljöförändringar ökar konditionen för alla individer, medan skadliga miljöförändringar minskar konditionen för alla individer.
Vi körde vår modell under många olika förhållanden. Vi varierade mutationshastigheten, graden av miljöförändring och konkurrensens intensitet. I alla fall fann vi att naturligt urval gynnade genetiskt begränsad livslängd som en linjär fördel.
Figuren nedan visar resultaten av en av våra simuleringar. Figuren visar befolkningens medellivslängd över tid. Som du kan se ökar befolkningens medellivslängd initialt i takt med att befolkningen utvecklas. Men den genomsnittliga livslängden når så småningom en platå och börjar sedan minska. Denna minskning av medellivslängden beror på ackumuleringen av skadliga mutationer.
[Bild av figuren som visar befolkningens medellivslängd över tid.]
Våra resultat ger starkt stöd för teorin att åldrande är ett resultat av naturligt urval som gynnar genetiskt begränsad livslängd som en linjär fördel. Denna teori har viktiga implikationer för vår förståelse av åldrandets biologi och för utvecklingen av interventioner för att förlänga en hälsosam livslängd.
Våra resultat tyder på att åldrande inte är en oundviklig konsekvens av livet. Åldrande är snarare en produkt av naturligt urval. Det gör att det går att utveckla insatser som kan bromsa eller till och med
