Teorie soma na jedno použití , někdy teorie soma na jedno použití[ Neznámý termín ] [1] ( Teorie soma na jedno použití) je evolučně - fyziologický model, který se pokouší vysvětlit evoluční původ procesu stárnutí . Teorii navrhl v roce 1977 Thomas Kirkwood , tehdy v Britském národním institutu pro biologické standardy a kontrolu, ve svém přehledu [2].. Tato teorie se ptá, jak by měl organismus hospodařit se svými zdroji (v první verzi teorie šlo pouze o energii) mezi udržováním a opravou somy a dalšími funkcemi nezbytnými pro přežití. Potřeba kompromisu při využívání těchto zdrojů vyvstává v souvislosti s omezenými zdroji a nutností zvolit nejlepší způsob jejich využití.
Tato teorie byla navržena ve snaze vytvořit evoluční rámec pro pochopení existence a variací v procesu stárnutí, který je univerzální pro všechny živé organismy [2] [3] . Navrhuje, aby jednotlivci investovali do výživy a reparace své somy v souladu s jejich očekáváním budoucí délky života a reprodukčních příležitostí . Očekávání jednotlivce ohledně budoucích vyhlídek na podporu života a pravděpodobnosti reprodukce však nejsou konstantní. Pro různé druhy a někdy dokonce i pro různé jedince v rámci druhu je tedy nutné udržovat soma po různá časová období. Teorie jednorázových sumců stanoví, že druhy a populace , které mají v průměru málo vnějších hrozeb a nízkou reprodukční rychlost, by měly do ochrany svých sumců investovat mnohem více než druhy a populace, které očekávají krátkou délku života a rychlou reprodukci. Když jsou organismy umístěny do chráněného prostředí a jsou osvobozeny od přirozeného výběru , rozdíly v opravě a údržbě soma se projeví jako mezidruhové a populační rozdíly v rychlosti stárnutí a maximální délce života .
Teorii podporuje pozorování populací divokých zvířat v přírodě, které ukazuje, že počet a aktivita predátorů ovlivňuje strategii přežití populace. Například studie populací gupek prokázaly evoluci délky života, která se velmi rychle projevuje v reakci na změny úmrtnosti [4] . Populace gupek, které rostou v podmínkách zvýšené úmrtnosti, jsou menší, rostou rychleji, reprodukují se v dřívějším věku a alokují více zdrojů pro chov než gupky, které žijí v podmínkách nízké vnější úmrtnosti [5] . Navíc bylo navrženo, že jedním z důvodů, proč ptáci a netopýři žijí déle než podobně velká suchozemská zvířata, je to, že díky tomu, že byli schopni létat, byli zbaveni velké části evolučního predačního tlaku, který suchozemská zvířata zažívají [6] . . Další studie, která potvrdila některé základy teorie, byla provedena na dvou populacích virginských vačice . Jedna populace vačice nalezená na ostrově Sapelo v Georgii nemá žádné přirozené suchozemské predátory, zatímco jiná, která se nachází na pevnině státu, je kořistí pum , lišek a bobcatů . V důsledku toho bylo zjištěno, že ostrovní populace rodí méně mláďat než kontinentální skupina a obecně přežívá až do druhého období rozmnožování a dostává tak druhou příležitost k rozmnožování. Členové této skupiny jsou menší velikosti, mají o 25 % delší průměrnou délku života a o 50 % delší maximální délku života než kontinentální skupina [7] [8] .
Je důležité poznamenat, že vzhledem k tomu, že teorie soma na jedno použití bere v úvahu pouze evoluční aspekty stárnutí, je vztah mezi spotřebou, reprodukcí a stárnutím zvažován spíše z hlediska konečného výsledku než konkrétních mechanismů. Pokud má jednotlivé zvíře schopnost reprodukce, nemůže očekávat biologickou nesmrtelnost, protože si potřebuje udržet soma pouze na takové úrovni, aby průměrný jedinec v populaci přežil po dobu nezbytnou k produkci požadovaného počtu potomků. Nedostatek příležitostí k reprodukci však může mít pozitivní vliv na stárnutí a délku života [9] [10] . To neznamená, že existuje souvislost mezi předtuchou podpory života, reprodukcí, podporou soma a dlouhověkostí, teorie soma na jedno použití poskytuje pouze kompromis mezi podporou soma a reprodukcí zprostředkovanou procesem alokace zdrojů. Teorie naznačuje dva důvody pro změnu organismů. Za prvé, zvýšení očekávání úmrtnosti dospělých by mělo vést ke snížení podpory soma. Pokud organismus neočekává, že bude žít dlouho, má menší potřebu se chránit. Za druhé, zvýšení předvídání míry reprodukce musí vést ke snížení podpory soma, protože jednotlivci předvídají nedostatek zdrojů nezbytných pro reprodukci.
Teorie soma na jedno použití nepředpokládá žádné specifické mechanismy udržování soma, a je proto kompatibilní s většinou mechanistických modelů stárnutí, jako je akumulace somatických mutací, změněné proteiny, mitochondriální teorie, teorie volných radikálů atd. [11] . Kromě toho druhy, které mají nejnižší úroveň úmrtnosti z vnějších příčin a nízkou míru reprodukce, mají také nejlepší ochranu před oxidativním stresem v důsledku mutací a poškození proteinů [12] [13] . Například oprava DNA je u hlodavců mnohem horší než u primátů [14] a myší somatické buňky jsou výrazně citlivější na chemicky vyvolaný oxidační stres než dlouhověké savčí buňky [15] . Epiteliální buňky ledvin relativně odolných ptáků jsou také odolnější vůči chemickému a radiačnímu poškození než odpovídající buňky myší [16] .
Celkově vzato, teorie soma na jedno použití poskytuje užitečný evoluční rámec pro pochopení procesu stárnutí. Velké množství nepřímých důkazů podporuje tuto teorii, ale podrobné experimentální studie stále chybí. .
Teorie "postradatelné" soma se pokouší dát do souvislosti vzorce úmrtnosti s evolučními úvahami pocházejícími z optimalizace fyziologických a ekologických rovnováh, stejně jako zákonů populační genetiky . Závěry o možnosti široké škály vzorců a exponenciálně rostoucí úmrtnosti jsou pouze jednou z možných konkrétních možností evoluční teorie nástupu stárnutí. Varianta zvyšování úmrtnosti s rostoucím věkem, stejně jako jakékoli zvyšování úmrtnosti s věkem, obsahuje evoluční úvahy, ale tyto možnosti nelze odvodit ze zdánlivé neslučitelnosti těchto problémů, protože teorie uznává, že stárnutí a střední délka života se vyvíjejí nezávisle na sobě . 17] .