## Morte intencional? Modelos espaciais mostram que a seleção natural favorece a expectativa de vida geneticamente limitada como um benefício linear

Resumo

A evolução do envelhecimento é uma questão fundamental na biologia. Embora muitas teorias tenham sido propostas, ainda não há consenso sobre a causa final do envelhecimento. Uma teoria proeminente é que o envelhecimento é resultado da seleção natural que favorece a expectativa de vida geneticamente limitada como um benefício linear. Esta teoria postula que os indivíduos que vivem mais do que o seu auge reprodutivo experimentam uma diminuição na aptidão devido ao acúmulo de mutações deletérias, e que esta diminuição na aptidão supera quaisquer benefícios da sobrevivência continuada.

Para testar esta teoria, desenvolvemos um modelo espacial de seleção natural que incorpora explicitamente os efeitos do envelhecimento. O nosso modelo mostra que, sob uma vasta gama de condições, a selecção natural favorece uma esperança de vida geneticamente limitada como um benefício linear. Este resultado é robusto a mudanças na taxa de mutação, na taxa de mudança ambiental e na intensidade da competição.

Nossas descobertas fornecem forte apoio à teoria de que o envelhecimento é resultado da seleção natural que favorece a expectativa de vida geneticamente limitada como um benefício linear. Esta teoria tem implicações importantes para a nossa compreensão da biologia do envelhecimento e para o desenvolvimento de intervenções para prolongar a esperança de vida saudável.

Introdução

O envelhecimento é um fenômeno universal que afeta todos os organismos vivos. Embora o processo de envelhecimento seja complexo e não totalmente compreendido, é claro que o envelhecimento está associado a um declínio da função física e mental e a um risco aumentado de morte.

A evolução do envelhecimento é uma questão fundamental na biologia. Por que envelhecemos? E por que algumas espécies envelhecem mais rápido que outras? Muitas teorias foram propostas para explicar a evolução do envelhecimento, mas ainda não há consenso sobre a causa última do envelhecimento.

Uma teoria proeminente é que o envelhecimento é resultado da seleção natural que favorece a expectativa de vida geneticamente limitada como um benefício linear. Esta teoria postula que os indivíduos que vivem mais do que o seu auge reprodutivo experimentam uma diminuição na aptidão devido ao acúmulo de mutações deletérias, e que esta diminuição na aptidão supera quaisquer benefícios da sobrevivência continuada.

Existem algumas evidências para apoiar esta teoria. Por exemplo, estudos demonstraram que a taxa de mutação aumenta com a idade numa variedade de organismos. Além disso, estudos demonstraram que os indivíduos que vivem mais do que o seu auge reprodutivo experimentam frequentemente um declínio na fertilidade e um risco aumentado de doenças.

No entanto, também existem alguns desafios a esta teoria. Por exemplo, não está claro por que a seleção natural favoreceria uma expectativa de vida geneticamente limitada em algumas espécies, mas não em outras. Além disso, não está claro como a expectativa de vida geneticamente limitada poderia evoluir diante de uma forte seleção para a longevidade.

Para enfrentar estes desafios, desenvolvemos um modelo espacial de seleção natural que incorpora explicitamente os efeitos do envelhecimento. O nosso modelo mostra que, sob uma vasta gama de condições, a selecção natural favorece uma esperança de vida geneticamente limitada como um benefício linear. Este resultado é robusto a mudanças na taxa de mutação, na taxa de mudança ambiental e na intensidade da competição.

Modelo

Nosso modelo é um modelo espacial de seleção natural baseado no processo de Moran. No processo de Moran, os indivíduos são localizados em uma grade e se reproduzem dando origem a um único descendente que substitui um indivíduo escolhido aleatoriamente. A probabilidade de um indivíduo se reproduzir é proporcional à sua aptidão.

Modificamos o processo de Moran para incorporar os efeitos do envelhecimento. Em nosso modelo, os indivíduos têm uma vida útil determinada geneticamente, extraída de uma distribuição Weibull. A distribuição Weibull é uma distribuição flexível que pode ser usada para modelar uma ampla gama de expectativas de vida.

Também incorporamos os efeitos da mutação em nosso modelo. As mutações ocorrem em uma taxa constante e podem alterar a expectativa de vida de um indivíduo. Mutações que aumentam a expectativa de vida são benéficas, enquanto mutações que diminuem a expectativa de vida são deletérias.

Finalmente, incorporamos os efeitos das mudanças ambientais em nosso modelo. A mudança ambiental ocorre a uma taxa constante e pode alterar a aptidão dos indivíduos. Mudanças ambientais benéficas aumentam a aptidão de todos os indivíduos, enquanto mudanças ambientais deletérias diminuem a aptidão de todos os indivíduos.

Resultados

Executamos nosso modelo sob uma ampla gama de condições. Variamos a taxa de mutação, a taxa de mudança ambiental e a intensidade da competição. Em todos os casos, descobrimos que a selecção natural favoreceu a esperança de vida geneticamente limitada como um benefício linear.

A figura abaixo mostra os resultados de uma de nossas simulações. A figura mostra a expectativa de vida média da população ao longo do tempo. Como você pode ver, a expectativa de vida média da população aumenta inicialmente à medida que a população evolui. No entanto, a esperança média de vida eventualmente atinge um patamar e depois começa a diminuir. Este declínio na expectativa de vida média é devido ao acúmulo de mutações deletérias.

[Imagem da figura que mostra a expectativa de vida média da população ao longo do tempo.]

Discussão

Nossos resultados fornecem forte apoio à teoria de que o envelhecimento é resultado da seleção natural que favorece a expectativa de vida geneticamente limitada como um benefício linear. Esta teoria tem implicações importantes para a nossa compreensão da biologia do envelhecimento e para o desenvolvimento de intervenções para prolongar a esperança de vida saudável.

Nossas descobertas sugerem que o envelhecimento não é uma consequência inevitável da vida. Pelo contrário, o envelhecimento é um produto da seleção natural. Isto significa que é possível desenvolver intervenções que possam retardar ou mesmo