Расшифровка уравнений жизни: новая теория описывает общее для всех животных
Исследование под руководством Университета Аризоны привело к созданию системы уравнений, описывающих и предсказывающих общие черты жизни, несмотря на её огромное разнообразие.
«Наше исследование развивает общую теорию для изучения необычайного разнообразия жизни с использованием простых правил, общих для всех видов. Мы можем применять эти правила для предсказания конкретных черт видов, о которых мы можем знать гораздо меньше», — сказал Джозеф 'Робби' Бургер, постдок в области экологии и эволюционной биологии. Эти черты включают время размножения и смерти организма — его жизненный цикл.
Бургер — ведущий автор статьи в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Соавторы — из Университета науки и технологий Миссури и Университета Нью-Мексико.
«Кажется, что жизнь очень сложна и непредсказуема, но все виды эволюционировали, чтобы размножаться, расти, выживать и замещаться в рамках универсальных биофизических ограничений», — пояснил Бургер.
Одно из ограничений — демографическое: в среднем только двое потомков доживают до возраста, чтобы заменить родителей. Другое — баланс массы и энергии: живые существа распределяют энергию между поддержанием тела, ростом и размножением, что должно быть сбалансировано в течение жизненного цикла.
Наложение этих ограничений объясняет два фундаментальных компромисса в размножении:
- Компромисс между количеством и размером потомства.
- Компромисс между родительскими инвестициями в потомство и его ростом.
«Уравнения решаются, если знать всего два значения: размер потомства при независимости и размер взрослой особи. Подставив их, можно получить количество потомков за жизнь и множество других характеристик жизненного цикла», — отметил Бургер.
Для разработки теории учёные собрали опубликованные данные о жизненных циклах разнообразных диких животных в стабильных популяциях.
Новая теория уточняет старые представления. Раньше предполагалось, что размер и количество потомства изменяются пропорционально. Оказалось, что связь не столь прямолинейна, что и вдохновило работу Бургера.
«Теперь нужно применить эти уравнения на практике: создать удобные программные инструменты, сотрудничать с полевыми учёными для уточнения моделей экосистем и информировать управленческие решения», — заключил он.