Генетические мутации, способствующие воспроизводству, имеют тенденцию сокращать продолжительность жизни человека, показывают исследования

В 1957 году биолог-эволюционист Джордж Уильямс предположил, что генетические мутации, способствующие старению, могут быть одобрены естественным отбором, если они благоприятны на ранних этапах жизни, способствуя более раннему воспроизводству или производству большего количества потомства. Уильямс в то время был доцентом Мичиганского государственного университета.

Идея Уильямса, теперь известная как теория старения антагонистической плейотропии, остается преобладающим эволюционным объяснением старения, процесса старения или старения. Хотя теория подтверждается отдельными тематическими исследованиями, ей не хватает однозначных доказательств в масштабах всего генома.

В новом исследовании, которое запланировано к публикации 8 декабря в журнале Science Advances, биолог-эволюционист UM Цзяньчжи Чжан и его китайский коллега проверили гипотезу Уильямса, используя генетическую, репродуктивную информацию и информацию о регистрации смертей от 276 406 участников из базы данных Biobank Соединенного Королевства.

Они обнаружили, что воспроизводство и продолжительность жизни генетически сильно отрицательно коррелируют, а это означает, что генетические мутации, способствующие воспроизводству, имеют тенденцию сокращать продолжительность жизни.

Кроме того, согласно исследованию, люди, несущие мутации, которые предрасполагают их к относительно высоким репродуктивным показателям, имеют более низкие шансы дожить до 76 лет, чем те, у кого есть мутации, которые предрасполагают их к относительно низким репродуктивным показателям.

Однако авторы предупреждают, что на размножение и продолжительность жизни влияют как гены, так и окружающая среда. По мнению авторов, по сравнению с факторами окружающей среды, включая влияние контрацепции и абортов на репродукцию, а также достижения медицины на продолжительность жизни, генетические факторы, обсуждаемые в исследовании, играют относительно незначительную роль.

«Эти результаты убедительно подтверждают гипотезу Уильямса о том, что старение возникает как побочный продукт естественного отбора, способствующего более раннему и более интенсивному воспроизводству. Естественный отбор мало заботит то, как долго мы живем после завершения воспроизводства, потому что наша приспособленность в значительной степени определяется к концу воспроизводство», — сказал Чжан, профессор Университета им. Маршалла В. Ниренберга на кафедре экологии и эволюционной биологии Университетского университета.

Приспособленность — это концепция, которую биологи используют для описания степени, в которой характеристики организма увеличивают количество потомков.

«Интересно, что мы обнаружили, что если учитывать генетически предсказанное количество и время размножения, то наличие двух детей соответствует самой длинной продолжительности жизни», — сказал Чжан. «Имея меньше или больше детей, вы сокращаете продолжительность жизни». Этот результат подтверждает выводы нескольких предыдущих исследований.

Соавтором Чжана в статье Science Advances является Эрпин Лун из Китайской академии медицинских наук и Медицинского колледжа Пекинского союза. Когда началось обучение, Лонг был приглашенным студентом UM.

В генетике концепция плейотропии утверждает, что одна мутация может влиять на несколько признаков. Идея о том, что одна и та же мутация может быть как полезной, так и вредной, в зависимости от ситуации, известна как антагонистическая плейотропия и была предложена Уильямсом в качестве причины старения в статье под названием «Плейотропия, естественный отбор и эволюция старения». “

Для биолога старение относится конкретно к постепенному ухудшению функций организма, которое проявляется в снижении репродуктивной способности и увеличении уровня смертности с возрастом.

База данных Британского биобанка позволила Чжану и Лонг оценить генетическую взаимосвязь между воспроизводством и продолжительностью жизни на уровне генома.

Исследователи изучили частоту 583 генетических вариантов, связанных с репродукцией, в базе данных и обнаружили, что некоторые из вариантов, связанных с более высокой репродукцией, стали более распространенными в последние десятилетия, несмотря на их одновременную связь с более короткой продолжительностью жизни. Повышенная частота вариантов предположительно является результатом естественного отбора для более высокого воспроизводства.

«Гипотеза антагонистической плейотропии предсказывает, что большинство мутаций, которые увеличивают воспроизводство, но сокращают продолжительность жизни, имеют больше преимуществ в приспособленности, чем недостатков, поэтому им отдается избирательное предпочтение», — сказал Чжан.

Несмотря на это, продолжительность человеческой жизни, уровень рождаемости и репродуктивное поведение радикально изменились за последние несколько десятилетий. В частности, согласно новому исследованию, более половины людей живут в регионах мира, где уровень рождаемости снизился, а также увеличилось количество случаев использования противозачаточных средств, абортов и репродуктивных расстройств.

С другой стороны, глобальная ожидаемая продолжительность жизни человека при рождении неуклонно увеличивалась с 46,5 лет в 1950 году до 72,8 лет в 2019 году.

«Эти тенденции в первую очередь обусловлены существенными изменениями в окружающей среде, включая изменения в образе жизни и технологиях, и противоположны изменениям, вызванным естественным отбором генетических вариантов, выявленных в этом исследовании», — сказал Чжан. «Этот контраст указывает на то, что по сравнению с факторами окружающей среды генетические факторы играют незначительную роль в изучаемых здесь фенотипических изменениях человека».

Финансирование исследования было предоставлено Национальными институтами здравоохранения США, Национальным фондом естественных наук Китая и Инновационным фондом Китайской академии медицинских наук.