Животные, живущие мало, оказываются очень плодовитыми, зато животные долгожители рожают меньше потомков. Из-за ограниченных ресурсов, микроорганизмы также или долго живут, или активно размножаются – но не все сразу.
Исследователи из Института биологии имени Макса Планка теперь выяснили, как достигается компромисс между выживанием и плодовитостью. Согласно полученным данным, средний возраст размножения является фактором потери плодовитости при условии роста продолжительности жизни.
Африканский слон или, к примеру, пустынная черепаха, могут дожить до 80 лет. Они часто оказываются в опасности и никогда не получают медицинской помощи. Эти животные стали бы идеальным предметом исследования для ученых, пытающихся разгадать тайну долголетия. Но возрастные исследования животных долгожителей на самом деле практически невозможны. Жизни одного ученого мало, чтобы изучить различия между двумя поколениями слонов. Такие длительные проекты очень затратные.
Учитывая это, моделями старения и долголетия ученые преимущественно выбирают животных с относительно незначительной продолжительностью жизни, в частности, мышей и дрозофил. Эти животные быстро размножаются, на их примере можно легко проследить и исследовать возрастные изменения и изменения продолжительности жизни между разными поколениями. Часто становятся видимыми генетические изменения, увеличивающие продолжительность жизни. Если человек наделен подобными генами, то и у нас они должны продлевать жизнь, гласят эти предположения.
Существует и другой факт, напрямую зависящий от продолжительности жизни: плодовитость организма. Да, животные живут недолго, часто они очень плодовиты, но долгожители рожают только несколько потомков. Мыши, например, живут около двух лет, в возрасте нескольких недель достигают половой зрелости и до восьми раз в год рожают от трех до восьми мышат. Слоны могут жить до 80 лет, но в процессе жизни самка рождает до 10 слонят. С эволюционной точки зрения это выглядит своеобразным компромиссом между долголетием и плодовитостью. Одно может увеличиваться лишь за счет другого.
Стефано Джиамо (Stefano Giaimo) и Арне Траулсен (Arne Traulsen) из отдела эволюционной теории в Институте имени Макса Планка продемонстрировали, как измерить этот компромисс – на основании математической модели. Они вычислили оптимальную для организма комбинацию выживания и плодовитости. При этом плодовитость и долголетие были двумя компонентами, отрицательно влияющими друг на друга: если первое росло, второе – уменьшалось.
Расчеты ученых показали, что время генераций (средний возраст размножения), можно использовать как коэффициент воспроизводства для расчета оптимума между плодовитостью и продолжительностью жизни: если организм живет долго, его плодовитость уменьшается. Если вероятность выжить в течение определенного промежутка времени росла на 2%, то процентная потеря плодовитости в этом возрасте составляла удвоенное время генераций этого организма.
Если вероятность выживания возрастает, даже несущественно, это может ощутимо повлиять на размножение животных. Например, время генераций мыши составляет 2,5 месяца. При четырехпроцентном росте, вероятность ее выживания от месяца к месяцу может уменьшить ежемесячную плодовитость животного до 10%.
Как длительность жизни влияет на плодовитость человека, пока невозможно сказать. «Но, возможно, возрастные исследования, проведенные на животных, которые живут недолго, сильно недооценивают цену, которую нужно заплатить за долголетие», – поясняет Арне Траулсен.