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寿命越长,生孩子的数量反而越少?

来源:本站原创 2019-06-20 08:06

2019年6月20日讯 /生物谷BIOON /——长寿和生儿育女--直到不久前,这还是一个相当普遍的愿望。但一项发表在《The American Naturalist》上的关于动物的最新研究表明,高生育率和长寿往往是相互排斥的:特别是寿命较短的动物往往非常多产,而寿命较长的动物往往产生较少的后代。看起来,资源有限的生物要么可以活得很长,要么可以生育能力很强,但它们不可能同时具备这两种能力。普朗克进化生物学研究所的科学家们现在已经发现了生存和生育之间的平衡是如何运作的。他们发现,随着预期寿命的增长,生育的平均年龄是衡量生育率下降的一个指标。

图片来源:Stefano Giaimo

非洲象和沙漠象可以活到80岁。他们一生都暴露在许多危险之中,无法得到任何医疗帮助。因此,这些动物实际上是研究长寿秘诀的理想对象。但是研究寿命较长的动物是如何衰老的几乎是不现实的。一位科学家的一生不足以研究两代大象之间的差异。如此漫长的研究项目也将非常昂贵。

这就是为什么当科学家们想要研究衰老和长寿时,通常会求助于寿命相对较短的动物,比如老鼠和果蝇。观察和研究快速繁殖的不同世代动物的年龄和寿命的变化也更容易,而在这些动物身上,往往更容易发现延长寿命的基因变化。我们有理由假设,人类的类似基因也会产生延长寿命的效果。

但还有另一个与生物体寿命直接相关的因素:繁殖能力。例如,寿命较短的动物通常非常多产,而寿命较长的动物只生育少数后代。例如,老鼠的寿命只有两年左右,但它们在几周后就会性成熟,每年会生育多达8次,每次3至8个婴儿。另一方面,大象可以活到80岁,但在它们的一生中,象牛最多只能生10头小象。在进化过程中,寿命和生育能力之间似乎存在某种妥协:一种增长只能以另一种增长为代价。

德国普朗克进化生物学研究所进化理论系的Stefano Giaimo和Arne Traulsen开发了一个数学模型,使衡量这种权衡成为可能。为了达到这一目的,他们计算出了一个有机体最适宜生存和繁殖的最佳组合。在这里,生育率和寿命被认为是相互产生负面影响的两个单独组成部分:如果一个增加,另一个就必须减少。

科学家们的计算表明,世代时间,即平均繁殖年龄,可能被用来作为一个转换因子,来计算从生育能力和生存能力之间的妥协中产生的影响:如果一个有机体活得更长,它的生育能力就会下降。"从一个时期到下一个时期,存活几率增加2%,例如,任何年龄生育能力下降的百分比都等于生物体繁殖时间的两倍,"Stefano Giaimo说。

因此,看似微不足道的存活率增加可能会严重影响生殖。例如,老鼠的繁殖时间为2.5个月。从一个月到下一个月,如果存活率增加4%,每月的生育率可能会下降10%。寿命延长对人类生育能力的影响目前还不能确切地确定。"然而,基于寿命较短的动物进行的衰老研究,有可能严重低估了我们为长寿所付出的代价," Arne Traulsen解释道。(生物谷Bioon.com)

参考资料:

Stefano Giaimo et al. Generation Time Measures the Trade-Off between Survival and Reproduction in a Life Cycle, The American Naturalist (2019). DOI: 10.1086/704155
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