L’evoluzione dell’invecchiamento è una questione fondamentale in biologia. Sebbene siano state proposte molte teorie, non c’è ancora consenso sulla causa ultima dell’invecchiamento. Una teoria importante è che l’invecchiamento sia il risultato della selezione naturale che favorisce una durata della vita geneticamente limitata come beneficio lineare. Questa teoria presuppone che gli individui che vivono più a lungo del loro periodo riproduttivo sperimentano una diminuzione della forma fisica a causa dell'accumulo di mutazioni deleterie e che questa diminuzione della forma fisica supera qualsiasi beneficio derivante dalla sopravvivenza continua.
Per testare questa teoria, abbiamo sviluppato un modello spaziale della selezione naturale che incorpora esplicitamente gli effetti dell’invecchiamento. Il nostro modello mostra che, in un’ampia gamma di condizioni, la selezione naturale favorisce una durata della vita geneticamente limitata come vantaggio lineare. Questo risultato è robusto rispetto ai cambiamenti nel tasso di mutazione, nel tasso di cambiamento ambientale e nell’intensità della competizione.
I nostri risultati forniscono un forte supporto alla teoria secondo cui l’invecchiamento è il risultato della selezione naturale che favorisce una durata della vita geneticamente limitata come beneficio lineare. Questa teoria ha importanti implicazioni per la nostra comprensione della biologia dell’invecchiamento e per lo sviluppo di interventi volti a prolungare la durata della vita in buona salute.
L’invecchiamento è un fenomeno universale che colpisce tutti gli organismi viventi. Sebbene il processo di invecchiamento sia complesso e non del tutto compreso, è chiaro che l’invecchiamento è associato a un declino delle funzioni fisiche e mentali e a un aumento del rischio di morte.
L’evoluzione dell’invecchiamento è una questione fondamentale in biologia. Perché invecchiamo? E perché alcune specie invecchiano più velocemente di altre? Sono state proposte molte teorie per spiegare l’evoluzione dell’invecchiamento, ma non c’è ancora consenso sulla causa ultima dell’invecchiamento.
Una teoria importante è che l’invecchiamento sia il risultato della selezione naturale che favorisce una durata della vita geneticamente limitata come beneficio lineare. Questa teoria presuppone che gli individui che vivono più a lungo del loro periodo riproduttivo sperimentano una diminuzione della forma fisica a causa dell'accumulo di mutazioni deleterie e che questa diminuzione della forma fisica supera qualsiasi beneficio derivante dalla sopravvivenza continua.
Ci sono alcune prove a sostegno di questa teoria. Ad esempio, gli studi hanno dimostrato che il tasso di mutazione aumenta con l’età in una varietà di organismi. Inoltre, gli studi hanno dimostrato che gli individui che vivono più a lungo del loro periodo riproduttivo spesso sperimentano un calo della fertilità e un aumento del rischio di malattie.
Tuttavia, ci sono anche alcune sfide a questa teoria. Ad esempio, non è chiaro il motivo per cui la selezione naturale favorirebbe una durata della vita geneticamente limitata in alcune specie ma non in altre. Inoltre, non è chiaro come la durata della vita geneticamente limitata possa evolversi a fronte di una forte selezione per la longevità.
Per affrontare queste sfide, abbiamo sviluppato un modello spaziale della selezione naturale che incorpora esplicitamente gli effetti dell’invecchiamento. Il nostro modello mostra che, in un’ampia gamma di condizioni, la selezione naturale favorisce una durata della vita geneticamente limitata come vantaggio lineare. Questo risultato è robusto rispetto ai cambiamenti nel tasso di mutazione, nel tasso di cambiamento ambientale e nell’intensità della competizione.
Il nostro modello è un modello spaziale della selezione naturale basato sul processo Moran. Nel processo Moran gli individui sono disposti su una griglia e si riproducono dando alla luce un unico discendente che sostituisce un individuo scelto casualmente. La probabilità che un individuo si riproduca è proporzionale alla sua forma fisica.
Abbiamo modificato il processo Moran per incorporare gli effetti dell'invecchiamento. Nel nostro modello, gli individui hanno una durata di vita geneticamente determinata ricavata da una distribuzione Weibull. La distribuzione di Weibull è una distribuzione flessibile che può essere utilizzata per modellare un'ampia gamma di durate della vita.
Abbiamo anche incorporato gli effetti della mutazione nel nostro modello. Le mutazioni si verificano a un ritmo costante e possono modificare la durata della vita di un individuo. Le mutazioni che aumentano la durata della vita sono benefiche, mentre le mutazioni che la riducono sono deleterie.
Infine, abbiamo incorporato gli effetti del cambiamento ambientale nel nostro modello. Il cambiamento ambientale avviene a un ritmo costante e può modificare la forma fisica degli individui. I cambiamenti ambientali benefici aumentano la forma fisica di tutti gli individui, mentre i cambiamenti ambientali deleteri diminuiscono la forma fisica di tutti gli individui.
Abbiamo eseguito il nostro modello in un’ampia gamma di condizioni. Abbiamo variato il tasso di mutazione, il tasso di cambiamento ambientale e l’intensità della competizione. In tutti i casi, abbiamo scoperto che la selezione naturale ha favorito una durata della vita geneticamente limitata come beneficio lineare.
La figura seguente mostra i risultati di una delle nostre simulazioni. La figura mostra la durata media della vita della popolazione nel tempo. Come puoi vedere, la durata media della vita della popolazione inizialmente aumenta man mano che la popolazione si evolve. Tuttavia, la durata media della vita alla fine raggiunge un plateau e poi inizia a diminuire. Questo declino della durata media della vita è dovuto all’accumulo di mutazioni deleterie.
[Immagine della figura che mostra la durata media della vita della popolazione nel tempo.]
I nostri risultati forniscono un forte supporto alla teoria secondo cui l’invecchiamento è il risultato della selezione naturale che favorisce una durata della vita geneticamente limitata come beneficio lineare. Questa teoria ha importanti implicazioni per la nostra comprensione della biologia dell’invecchiamento e per lo sviluppo di interventi volti a prolungare la durata della vita in buona salute.
I nostri risultati suggeriscono che l’invecchiamento non è una conseguenza inevitabile della vita. Piuttosto, l’invecchiamento è un prodotto della selezione naturale. Ciò significa che è possibile sviluppare interventi che possono rallentare o addirittura rallentare
