Адаптируйся или умри
Умереть раньше, чтобы адаптироваться быстрее
Adapt or Die => Die Sooner to Adapt Faster
Josh Mitteldorf, перевод Евгении Рябцевой
В долгосрочном плане способность вида эволюционировать является наиболее важным из факторов, определяющих его успех в конкуренции. Другими словами, при наличии достаточного количества времени способность адаптироваться и усовершенствоваться преодолевает любые исходные недостатки.
В течение последних 50 лет эволюционная теория достаточно скептично относилась к понятию «долгосрочного плана». Если в краткосрочном плане неконкурентоспособность приводит к вымиранию вида, какое значение может иметь его способность к усовершенствованию?
Эта закономерность полностью распространяется на старение. Для популяции, особи которой стареют, характерно большее разнообразие и более короткий цикл обновления по сравнению с популяцией, смертность которой обусловлена только голодом, хищниками, заболеваниями и пр. Таким образом, теоретически популяция стареющих особей эволюционирует быстрее, чем популяция особей, не способных к старению. Однако «долгосрочный период» может означать тысячи поколений и в течение этого времени рано умирающие (от старости) особи находятся в невыгодном положении с точки зрения конкуренции по сравнению с особями, продолжающими жить и имеющими больше возможностей оставить после себя потомство.
Может ли стареющая популяции противостоять нашествию долгоживущих конкурентов и поддерживать свое существование настолько долго, что ее более высокая скорость адаптации превратится в решающее преимущество? Изучением этого вопроса автор занимался на протяжении последнего десятка лет. С одной стороны, существует большое количество свидетельств в пользу того, что старение является не случайностью, а результатом эволюции, появившимся под давлением естественного отбора, все всякого сомнения способствовавшего его появлению. С другой стороны, существует теоретический аргумент, вызывающий сомнения в реальности данного сценария.
Согласно наиболее правдоподобному из существующих объяснений этого парадокса, старение может быть эволюционным результатом описанного сценария, потому что краткосрочные преимущества неограниченного размножения сдерживались другими быстродействующими эволюционными принципами, отличными от способности к эволюционированию. Неограниченное размножение ведет к чрезмерному росту, кризису и исчезновению популяции. Этот механизм является мощной быстродействующей эволюционной силой, и популяциям пришлось адаптироваться путем смягчения конкуренции между особями. Это сформировало среду, в которой имеют вес долгосрочные преимущества старения, а старение в полной мере проявляется как адаптация на популяционном уровне.
Среди представителей образованной общественности преобладают два взгляда на старение. Согласно одному из них стареющие организмы изнашиваются как механизмы, в которых со временем накапливаются разного рода повреждения. Согласно второму, старение и смерть запрограммированы в генах для освобождения жизненного пространства следующему поколению.
Однако обе теории были дискредитированы более 100 лет назад. По поводу первой врачи говорят, что «это не соответствует принципу действия энтропии». Касательно второй эволюционные биологи утверждают, что «естественный отбор действует по-другому».
Среди специалистов по эволюционной биологии бытует третья теория, согласно которой старение не является непосредственным продуктом эволюции, а результатом отбора генов, способствующих размножению в раннем возрасте.
В статье «Programmed life span in the context of evolvability», опубликованной в сентябрьском номере журнала American Naturalist, два физика – Джошуа Миттельдорф (Joshua Mitteldorf) и Андре Мартинс (Andre C. R. Martins) – бросают вызов эволюционистам, описывая модель, демонстрирующую, каким образом «освобождение жизненного пространства для следующего поколения» может быть жизнеспособным механизмом отбора.
Конечно, правдоподобность этой модели не означает, что в природе все происходит именно таким образом. Однако авторы утверждают, что их модель дает гораздо лучшее объяснение последним генетическим данным, чем общепринятая теория, сформулированная до появления современной науки генетики.
По словам Миттельдорфа, у целого ряда животных, используемых в качестве модельных организмов, идентифицированы гены, способствующие старению. Большинство из этих генов абсолютно не связано с фертильностью, что противоречит классической эволюционной теории. Некоторые из этих генов имеют древние корни, вплоть до примитивных организмов, живших миллиард лет назад. Любой признак, сохранившийся в течение такого продолжительного периода должен иметь адаптивную функцию.
Мартинс, в свою очередь, поясняет, что старение является классическим случаем конфликта между индивидуумом и сообществом. В 1960-х годах эволюционисты придерживались мнения, что в таких конфликтах всегда одерживает верх индивидуум. Созданная авторами модель демонстрирует обратное. В последние годы компьютерное моделирование сыграло главную роль в реабилитации «группового отбора», и оба автора ранее публиковали компьютерные модели, в которых старение получало возможность эволюционировать благодаря тому, что польза для группы перевешивала потери индивидуумов. В результате это обеспечивало возможность более эффективного развития на популяционном уровне.
Более подробно с описывающими эти процессы математическими моделями можно ознакомиться в упомянутой выше статье.
11.09.2014