Резюме

Въведение

Адаптивните и дезадаптивни реакции на околната среда на култури и хора към настоящата среда отразяват нашето еволюционно наследство. Естественият подбор през хилядолетията е малко вероятно да е пропуснал прости, без компромиси подобрения (Denison et al. 2003). "Прост" се отнася тук за видовете мутации, които възникват често при всяка популация с достатъчен размер, като например тези, водещи до увеличаване на експресията на даден ген или замествания на единични аминокиселини в даден ензим (очевидно някои по-сложни промени никога не са възникнали при даден вид и следователно никога не са били тествани чрез естествен подбор). Подобренията „без компромиси“ са тези, които повишават годността при всякакви условия (например мокро и сухо), като например повишаване на ефективността на ключов ензим, без например стесняване на температурния диапазон.

Често отхвърлянето на дадена черта чрез естествен подбор се основава на компромиси, които също могат да бъдат неприемливи по настоящите човешки критерии (например жертване на растеж при добри условия за по-добър растеж при суша). Например, неотдавнашна статия признава, че устойчивият на суша трансгенен генотип на царевица е „забавил растежа си“ (Nelson et al. 2007). Същата статия твърди, че нова трансгенна линия с по-голяма експресия на определен транскрипционен фактор има по-висок добив ‘при P Фигура 1 показва типични резултати за стохастична симулация на нашата хипотеза. Предполага се, че младежката смъртност варира синусоидално поради променящата се наличност на храна. За възрастни се предполага, че рискът от смърт през дадена година е 25%, ако е фертилен и 20%, ако забави размножаването. Три генотипа, за които се предполага, че са еднакво изобилни по време на нула, се различават само по възрастта на репродуктивната зрялост и по това дали веднъж зрели, някога са забавяли репродукцията. Генотипът, който винаги е узрявал на 2-годишна възраст, се е състезавал с генотипа, който е съзрявал винаги на 3-годишна възраст. Но генотипът с факултативно забавяне надвива и двете. По време на глада популациите и на трите генотипа намаляват, но малко по-ниската смъртност на генотипа с факултативно забавяне го намалява по-малко. Въпреки че се предполагаше, че само половината от индивидите от този генотип забавят размножаването - екологичните сигнали като консумацията на „гладни храни“ едва ли ще бъдат 100% точни - този генотип удвои пропорционалното си представяне в течение на два глада.

представляват

Факултативно забавяне на възпроизводството (само когато консумацията на „храни за глад“ предсказва намаляване на популацията) повишена годност спрямо винаги или никога забавяне на възпроизводството.

Ние заключаваме, че миналият естествен подбор наистина би могъл да обвърже плодовитостта с екологичните сигнали, свързани с миналото намаляване на популацията. Това може да обясни защо диетичните ограничения (Partridge and Brand 2005), стресовете като повишената температура (Maynard Smith 1958; Hercus et al. 2003) и може би консумацията на традиционни храни за глад (Ratcliff et al. 2009) удължават живота за сметка на плодовитост. Той също така обяснява защо миризмите на храна (Alcedo и Kenyon 2004; Libert et al. 2007) и консумацията на дори безалкохолни напитки без захар (Dhingra et al. 2007; Lutsey et al. 2008) обръщат ползите от диетичните ограничения. Количеството и качеството на храната, температурният стрес, миризмите на храната и сладките вкусове предоставят информация, която често предсказва промени в общия брой на населението. Поради това хората и други видове развиват неврологични и физиологични отговори, които намаляват плодовитостта, когато броят на популацията вероятно ще намалее, като по този начин увеличава шансовете за оцеляване, за да допринесе за потомството на по-малък бъдещ генофонд.

Практическите последици от нашата хипотеза, ако са верни, са, че може да е възможно значително да удължим човешкия живот, ако сме готови да приемем известно намаляване на плодовитостта. Просто трябва да предоставим на телата си сигнали, които през съответните части от нашата еволюционна история надеждно прогнозират намаляването на популацията. Яденето по-малко или яденето на растения, които съдържат ниски дози определени природни токсини, може да помогне за преместването на хипотетичния превключвател възпроизводство срещу дълголетие към по-дълголетие. Може да са възможни и фармацевтични подходи, тъй като ние идентифицираме сигналните пътища, които водят до този превключвател, въпреки че рисковете от неочаквани странични ефекти може да са по-големи за новите съединения.

Перспектива

Някой ден може да разберем вътрешната работа на растенията, полезните микроби или хората - и тяхното взаимодействие със средата им - достатъчно добре, за да проектираме и внедрим генетични промени или медицински интервенции на едро от първите принципи, уверени в способността ни да предскажем всички ефекти. Много от „подобренията“, опитвани днес, обаче включват относително прости промени, като например увеличаване на експресията на съществуващ ген. При прогнозирането на общите последици от такива промени трябва да приемем, че мутантите с този „нов“ фенотип са възникнали преди това и да попитаме защо тези мутанти са изчезнали. Често обаче вариантите, отхвърлени от естествения подбор, могат да бъдат напълно приемливи, според човешките критерии. Като жертваме малко индивидуална растителност, можем да развием култури, които използват по-ефективно споделените ресурси и да подобрим почвените микробни съобщества по начини, които са от полза за следващите култури. По същия начин, ако сме готови да жертваме тийнейджърска бременност, може да сме в състояние да живеем по-дълго и по-здравословно.

Благодарности

Този материал се основава отчасти на работа, подкрепена от Националната научна фондация по грант DEB-0918897.