วิวัฒนาการของประวัติชีวิต

ทฤษฎีประวัติชีวิตอธิบายวิวัฒนาการของกำหนดการของการเติบโต การสืบพันธุ์ และการตายว่าเป็นผลลัพธ์ของการคัดเลือกโดยธรรมชาติที่กระทำต่อการแลกเปลี่ยนกันระหว่างองค์ประกอบของความเหมาะสม

Definition

วิวัฒนาการของประวัติชีวิตคือการศึกษาว่าการคัดเลือกโดยธรรมชาติกำหนดช่วงเวลาและขนาดของการลงทุนของสิ่งมีชีวิตในการเติบโต การสืบพันธุ์ และการอยู่รอดตลอดช่วงชีวิตของมันอย่างไร โดยถือว่าลักษณะประวัติชีวิตเป็นการปรับตัวที่เพิ่มความเหมาะสมสูงสุดภายใต้ข้อจำกัดทางสรีรวิทยาและนิเวศวิทยา

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมลักษณะสำคัญของประวัติชีวิต อายุและขนาดเมื่อถึงวัยเจริญพันธุ์ จำนวนและขนาดของลูกหลาน ความพยายามในการสืบพันธุ์ และช่วงชีวิต การแลกเปลี่ยนที่เชื่อมโยงกัน การเพิ่มประสิทธิภาพของความสำเร็จในการสืบพันธุ์ตลอดช่วงชีวิต และทฤษฎีวิวัฒนาการของความชรา

Core questions

• การแลกเปลี่ยนใดบ้างที่จำกัดวิวัฒนาการของลักษณะประวัติชีวิต?
• การคัดเลือกเพิ่มประสิทธิภาพอายุและขนาดเมื่อถึงวัยเจริญพันธุ์และจำนวนลูกหลานได้อย่างไร?
• เหตุใดความชราจึงวิวัฒนาการแทนที่จะเป็นการมีชีวิตอยู่ตลอดไป?
• ปัจจัยทางสิ่งแวดล้อม เช่น ความเสี่ยงต่อการตาย กำหนดกลยุทธ์ประวัติชีวิตอย่างไร?

Key theories

การแลกเปลี่ยนและการเพิ่มประสิทธิภาพของประวัติชีวิต

เนื่องจากทรัพยากรมีจำกัด การลงทุนที่เพิ่มขึ้นในองค์ประกอบความเหมาะสมหนึ่งจะลดองค์ประกอบอื่น ดังนั้นการคัดเลือกจึงเพิ่มประสิทธิภาพกำหนดการจัดสรรที่เพิ่มความสำเร็จในการสืบพันธุ์ตลอดช่วงชีวิตสูงสุดในสภาพแวดล้อมที่กำหนด

ทฤษฎีวิวัฒนาการของความชรา

ความชราวิวัฒนาการเนื่องจากแรงของการคัดเลือกอ่อนแอลงตามอายุ ทำให้การกลายพันธุ์ที่เป็นอันตรายที่แสดงออกในภายหลังสามารถสะสมได้ และส่งเสริมอัลลีลที่ช่วยเพิ่มการสืบพันธุ์ในช่วงต้นโดยแลกกับความอยู่รอดในภายหลัง (ผลหลายอย่างที่ขัดแย้งกัน)

Mechanisms

ลักษณะประวัติชีวิตวิวัฒนาการภายใต้การแลกเปลี่ยนกัน เนื่องจากพลังงานและเวลาที่จัดสรรให้กับหน้าที่หนึ่งจะไม่สามารถนำไปใช้กับหน้าที่อื่นได้ เช่น ค่าใช้จ่ายในการสืบพันธุ์ที่ลดการอยู่รอดในอนาคต แบบจำลองการเพิ่มประสิทธิภาพทำนายอายุและขนาดเมื่อถึงวัยเจริญพันธุ์ ขนาดครอก และความพยายามในการสืบพันธุ์ที่เพิ่มความเหมาะสมสูงสุดเมื่อพิจารณากำหนดการอัตราการตายและการเติบโต อัตราการตายจากปัจจัยภายนอกที่สูงส่งเสริมการเจริญเติบโตเร็วและการพยายามในการสืบพันธุ์สูง ในขณะที่อัตราการตายต่ำส่งเสริมการสืบพันธุ์ที่ล่าช้าและอายุยืนยาว ความชราวิวัฒนาการเนื่องจากการคัดเลือกอ่อนแอลงเมื่ออายุมากขึ้น ทำให้การกลายพันธุ์ที่เป็นอันตรายที่แสดงออกในภายหลังยังคงอยู่ได้ และส่งเสริมอัลลีลที่มีผลหลายอย่างที่ขัดแย้งกัน (antagonistic-pleiotropy) ที่เป็นประโยชน์ต่อวัยหนุ่มสาวโดยแลกกับวัยชรา

Clinical relevance

ทฤษฎีประวัติชีวิตมีความสำคัญต่อแพทยศาสตร์เชิงวิวัฒนาการ โดยอธิบายวิวัฒนาการของความชราในมนุษย์ การแลกเปลี่ยนที่อยู่เบื้องหลังช่วงเวลาการสืบพันธุ์และความเสี่ยงของโรค และเหตุใดลักษณะบางอย่างที่เป็นประโยชน์ต่อความเหมาะสมในช่วงต้นของชีวิตจึงนำไปสู่โรคในวัยชรา

History

เมดาวาร์และวิลเลียมส์พัฒนาทฤษฎีวิวัฒนาการของความชราในทศวรรษ 1950 ผ่านการสะสมของการกลายพันธุ์และผลหลายอย่างที่ขัดแย้งกัน ทฤษฎีประวัติชีวิตได้รับการรวมเข้าด้วยกันผ่านแบบจำลองการเพิ่มประสิทธิภาพและการแลกเปลี่ยนในทศวรรษ 1970-1980 และได้รับการสังเคราะห์โดยสเติร์นส์และรอฟฟ์ในปี 1992

Debates

การวัดและการตีความการแลกเปลี่ยน

การตรวจจับการแลกเปลี่ยนประวัติชีวิตในประชากรจริงเป็นเรื่องยาก เนื่องจากการแปรผันในการได้รับทรัพยากรสามารถบดบังการแลกเปลี่ยนการจัดสรรที่ซ่อนอยู่ ทำให้การทดสอบเชิงประจักษ์ซับซ้อน

Key figures

• George C. Williams
• Peter Medawar
• Stephen Stearns
• Derek Roff

Seminal works

• stearns1992
• roff1992
• futuyma2017

Frequently asked questions

เหตุใดสิ่งมีชีวิตจึงไม่สืบพันธุ์ให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้?

เนื่องจากการสืบพันธุ์มีค่าใช้จ่าย: การลงทุนมากขึ้นในการสืบพันธุ์ปัจจุบันมักจะลดการอยู่รอดและการสืบพันธุ์ในอนาคต ดังนั้นการคัดเลือกจึงส่งเสริมความสมดุลที่เพิ่มความสำเร็จในการสืบพันธุ์ตลอดช่วงชีวิตสูงสุด ไม่ใช่ผลผลิตทันที

เหตุใดสิ่งมีชีวิตจึงแก่ชรา?

เนื่องจากแรงของการคัดเลือกโดยธรรมชาติลดลงตามอายุ การกลายพันธุ์ที่เป็นอันตรายที่แสดงออกในภายหลังสามารถสะสมได้ และยีนที่ช่วยเพิ่มการสืบพันธุ์ในช่วงต้นสามารถได้รับความนิยมแม้ว่าจะทำให้เกิดความเสื่อมโทรมในภายหลัง ซึ่งนำไปสู่วิวัฒนาการของความชรา