Nowe badanie przeprowadzone przez University College London wykazało, że niektóre robaki są genetycznie predysponowane do śmierci przed osiągnięciem starości, co wydaje się być korzystne dla kolonii poprzez zmniejszenie zapotrzebowania na żywność.
Badanie modelowania opublikowane w Aging Cell , dostarcza pierwszych dowodów zaprogramowanej, adaptacyjnej śmierci zwierzęcia, które wyewoluowało ze względu na korzyści dla społeczności.
Główny autor, profesor David Gems (UCL Institute of Healthy Ageing) powiedział:„Zgodnie z teorią ewolucji, altruistyczna śmierć, aby pozostawić więcej żywności twoim krewnym, normalnie nie może ewoluować. Dzieje się tak, ponieważ inne osoby, które żyją dłużej, konsumowałyby zasoby pozostawione przez altruistycznych towarzyszy i prześcigały ich w tak zwanej tragedii wspólnego pastwiska.
„Ale niedawno odkryto, że dziki C. eleganckie glisty żyją w koloniach identycznych robaków, co uniemożliwiłoby przejęcie długowiecznych robaków z różnymi genami”.
Naukowcy wyjaśniają, że teoretycy ewolucji początkowo wierzyli, że starzenie się ewoluowało w celu zmniejszenia populacji w celu zwiększenia dostępności pożywienia dla młodych, ale naukowcy wykazali, że nie może to być prawdą w przypadku większości gatunków zwierząt, ponieważ długowieczni niealtruiści byliby zwykle faworyzowani przez dobór naturalny.
Jednak niektóre organizmy posiadają coś, co wydaje się być programami samozniszczenia, uniemożliwiając im życie powyżej pewnego wieku. Na przykład u małego glisty C. eleganckie , mutacje poszczególnych genów mogą znacznie wydłużyć ich żywotność, prawdopodobnie poprzez wyłączenie programu skracania życia.
W bieżącym badaniu naukowcy z UCL zbadali specyfikę C. eleganckie cyklu życia, aby zrozumieć, dlaczego zaprogramowana śmierć może im pomóc, opracowując komputerowe modele C. eleganckie kolonia rosnąca na ograniczonej podaży żywności. Przetestowali, czy krótsza żywotność zwiększy zdolność reprodukcyjną kolonii, generując odpowiednik nasion kolonii (rozprzestrzeniająca się forma robaka zwana dauerem).
Odkryli, że krótsza długość życia, a także krótsza długość rozrodu i zmniejszona szybkość karmienia dorosłych, zwiększyły sukces reprodukcyjny kolonii.
Pierwszy autor, dr Evgeniy Galimov (Instytut Zdrowego Starzenia się UCL) powiedział:„Od lat wiadomo, że zaprogramowana śmierć komórek przynosi korzyści żywym organizmom, ale teraz zdajemy sobie sprawę, że istnieje również zaprogramowana śmierć organizmu, która może przynieść korzyści koloniom zwierząt”.
Odkrycia mają poważne implikacje dla badań nad biologią starzenia się, z których większość przeprowadzana jest przy użyciu C. eleganckie . Inne zwierzęta mają geny podobne do skracających życie genów robaków, które promują choroby w późnym wieku, więc lepsze zrozumienie funkcji genów może przyczynić się do badań medycznych.
Naukowcy ostrzegają jednak, że ich najnowsze odkrycia dotyczą robaków, których cykle życiowe są dostosowane do takiego mechanizmu adaptacyjnego.
Profesor Gems powiedział:„Nasze odkrycia są zgodne ze starą teorią, że starzenie się jest korzystne w jeden sposób, ponieważ pokazują, jak zwiększenie dostępności żywności dla twoich bliskich poprzez wczesną śmierć może być zwycięską strategią, którą nazywamy poświęceniem konsumentów. Ale śmierć adaptacyjna może ewoluować tylko w pewnych specjalnych warunkach, w których populacje blisko spokrewnionych osobników nie mieszają się z osobami niespokrewnionymi. Więc nie przewiduje się, że dotyczy to ludzi, ale wydaje się, że zdarza się to często w mikroorganizmach kolonialnych”.
Dr Galimov kontynuował:„Wydaje się możliwe, że u niektórych gatunków łososia może dojść do śmierci adaptacyjnej, która masowo pojawia się i ginie w górnym biegu rzek. Wykazano, że gnijący, martwy łosoś odżywia narybek łososia. Nazywamy tę formę adaptacyjnej ofiary z biomasy śmierci”.
Praca ilustruje, w jaki sposób zmniejszenie sprawności ewolucyjnej osobników może zwiększyć sprawność społeczności w organizmach żyjących w koloniach.
Autorzy twierdzą, że kolejnym etapem ich pracy jest badanie rzeczywistego C. eleganckie kolonie w celu przetestowania zachowań przewidywanych przez model, a następnie wykorzystaj tę wiedzę do zbudowania bardziej realistycznych modeli w celu zrozumienia śmierci adaptacyjnej.
Odniesienie:„Krótsze życie i zmniejszona płodność mogą zwiększyć sprawność kolonii u wirtualnych Caenorhabditis elegans Evgeniy R. Galimov i David Gems, 17 kwietnia 2020 r., Starzenie się komórki .
DOI:10.1111/acel.13141
Ta praca została sfinansowana przez Wellcome przy wsparciu BBSRC.
