Tiến hóa lịch sử sự sống

Lý thuyết lịch sử sự sống giải thích sự tiến hóa của lịch trình tăng trưởng, sinh sản và tử vong như là kết quả của chọn lọc tự nhiên tác động lên các đánh đổi giữa các thành phần thể trạng.

Definition

Tiến hóa lịch sử sự sống là nghiên cứu về cách chọn lọc tự nhiên định hình thời điểm và mức độ đầu tư của một sinh vật vào tăng trưởng, sinh sản và sự sống sót trong suốt cuộc đời của nó. Nó coi các đặc điểm lịch sử sự sống là những thích nghi nhằm tối đa hóa thể trạng tùy thuộc vào các đánh đổi sinh lý và sinh thái.

Scope

Chủ đề này bao gồm các đặc điểm lịch sử sự sống chính, tuổi và kích thước khi trưởng thành, số lượng và kích thước con cái, nỗ lực sinh sản và tuổi thọ, các đánh đổi liên kết chúng, sự tối ưu hóa thành công sinh sản trọn đời và lý thuyết tiến hóa về sự lão hóa.

Core questions

• Những đánh đổi nào hạn chế sự tiến hóa của các đặc điểm lịch sử sự sống?
• Chọn lọc tối ưu hóa tuổi và kích thước khi trưởng thành cũng như số lượng con cái như thế nào?
• Tại sao sự lão hóa tiến hóa thay vì sự sống sót vô hạn?
• Các yếu tố môi trường như nguy cơ tử vong định hình các chiến lược lịch sử sự sống như thế nào?

Key theories

Các đánh đổi và tối ưu hóa lịch sử sự sống

Vì tài nguyên hữu hạn, việc tăng cường đầu tư vào một thành phần thể trạng sẽ làm giảm các thành phần khác, do đó chọn lọc tối ưu hóa lịch trình phân bổ nhằm tối đa hóa thành công sinh sản trọn đời trong một môi trường nhất định.

Lý thuyết tiến hóa về sự lão hóa

Lão hóa tiến hóa vì lực chọn lọc yếu đi theo tuổi tác, cho phép các đột biến có hại tác động muộn tích lũy và ủng hộ các alen thúc đẩy sinh sản sớm với cái giá là khả năng sống sót sau này (đa hiệu đối kháng).

Mechanisms

Các đặc điểm lịch sử sự sống tiến hóa dưới các đánh đổi vì năng lượng và thời gian được phân bổ cho một chức năng không thể dùng cho chức năng khác, chẳng hạn như chi phí sinh sản làm giảm khả năng sống sót trong tương lai. Các mô hình tối ưu hóa dự đoán tuổi và kích thước khi trưởng thành, kích thước lứa đẻ và nỗ lực sinh sản nhằm tối đa hóa thể trạng dựa trên lịch trình tử vong và tăng trưởng. Tỷ lệ tử vong ngoại sinh cao ủng hộ sự trưởng thành sớm và nỗ lực sinh sản cao, trong khi tỷ lệ tử vong thấp ủng hộ sự sinh sản muộn và tuổi thọ. Sự lão hóa tiến hóa vì chọn lọc yếu hơn ở tuổi già, cho phép các đột biến có hại tác động muộn tồn tại và ủng hộ các alen đa hiệu đối kháng mang lại lợi ích cho tuổi trẻ nhưng gây bất lợi cho tuổi già.

Clinical relevance

Lý thuyết lịch sử sự sống là trọng tâm của y học tiến hóa, giải thích sự tiến hóa của lão hóa ở người, các đánh đổi làm nền tảng cho thời điểm sinh sản và nguy cơ bệnh tật, và tại sao một số đặc điểm giúp ích cho thể trạng ở giai đoạn đầu đời lại góp phần gây bệnh ở giai đoạn cuối đời.

History

Medawar và Williams đã phát triển lý thuyết tiến hóa về sự lão hóa vào những năm 1950 thông qua sự tích lũy đột biến và đa hiệu đối kháng. Lý thuyết lịch sử sự sống đã được thống nhất thông qua các mô hình tối ưu hóa và đánh đổi vào những năm 1970-1980 và được tổng hợp bởi Stearns và Roff vào năm 1992.

Debates

Đo lường và diễn giải các đánh đổi

Việc phát hiện các đánh đổi lịch sử sự sống trong các quần thể thực tế rất khó khăn vì sự biến đổi trong việc thu nhận tài nguyên có thể che lấp các đánh đổi phân bổ cơ bản, làm phức tạp các thử nghiệm thực nghiệm.

Key figures

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

Seminal works

• stearns1992
• roff1992
• futuyma2017

Frequently asked questions

Tại sao các sinh vật không sinh sản càng nhiều càng tốt?

Vì sinh sản tốn kém: đầu tư nhiều hơn vào sinh sản hiện tại thường làm giảm khả năng sống sót và sinh sản trong tương lai, do đó chọn lọc ủng hộ một sự cân bằng nhằm tối đa hóa thành công sinh sản trọn đời, chứ không phải sản lượng tức thời.

Tại sao các sinh vật lại già đi?

Vì lực chọn lọc tự nhiên giảm dần theo tuổi tác, các đột biến có hại tác động muộn có thể tích lũy và các gen tăng cường sinh sản sớm có thể được ưu tiên ngay cả khi chúng gây ra sự suy thoái sau này, dẫn đến sự tiến hóa của lão hóa.