Evolutionär avvägning
En evolutionär kompromiss är en situation där evolutionen inte kan föra fram en del av ett biologiskt system utan att störa en annan del av det. Inom biologi, och mer specifikt i evolutionär biologi , hänvisar kompromisser till processen genom vilken en egenskap ökar i kondition på bekostnad av minskad kondition i en annan egenskap. En mycket enig teori om vad som orsakar evolutionära kompromisser är att på grund av resursbegränsningar (t.ex. energi, habitat/rum, tid) kan den samtidiga optimeringen av två egenskaper inte uppnås. En annan allmänt accepterad orsak till evolutionära kompromisser är att egenskaperna för att öka konditionen i en egenskap negativt påverkar konditionen hos en annan egenskap. Detta negativa samband finns i egenskaper som är antagonistiskt pleiotropa (en gen som är ansvarig för flera egenskaper som inte alla är fördelaktiga för organismen) eller när kopplingsojämvikt är närvarande (icke-slumpmässig association av alleler vid olika loci under den gametiska fasen).
Bakgrund och teori
Det allmänna konceptet bakom evolutionära kompromisser är att för att öka konditionen (eller funktionen) i en egenskap måste det ske på bekostnad av minskningen av konditionen/funktionen hos en annan egenskap. "Y-modellen" säger att inom en individ bestäms vilka två egenskaper som helst av resurser från en gemensam pool. Även om det är ett användbart verktyg som har gett värdefull insikt, har "Y-modellen" blivit alltför förenklad i mycket av litteraturen. Forskare har gjort olika matematiska expansioner av "Y-modellen" för att få insikter om evolutionära kompromisser.
En viktig poäng som många författare tar upp när de diskuterar konceptet om hur avvägningar påverkar evolutionär förändring är den tvetydiga användningen av ordet "begränsning". Termen "begränsning" har två betydelser: att hindra (bromsa), men inte stoppa evolution i särskilda riktningar, eller att det finns vissa evolutionära banor som inte är tillgängliga för urval. Skillnaden mellan de två betydelserna av ordet är viktig eftersom enligt den första definitionen alla karaktärstillstånd, eller former, är möjliga, där som enligt den senare definitionen vissa karaktärstillstånd är ouppnåeliga. När man diskuterar evolutionära kompromisser är det viktigt att göra klart vilken betydelse av ordet som används.
Exempel på livshistoria
Evolutionära kompromisser kan förekomma i en form som kallas livshistoria kompromisser, som kan definieras som minskningen i kondition (i huvudsak reproduktiv framgång under hela livet) som orsakas av ett livshistoriskt drag som ett resultat av ökningen i kondition orsakad av en annan livshistoria egenskap. . Livshistoriska egenskaper är egenskaper nära kopplade till kondition, såsom egenskaper associerade med tillväxthastighet, kroppsstorlek, stressrespons, tidpunkt för reproduktion, avkomma kvantitet/kvalitet, livslängd och spridning.
Ett klassiskt exempel som används för att förklara avvägningar i livshistorien är ett negativt samband mellan ålder och mognadsstorlek. Tillväxthastigheter är negativt korrelerade med maximal storlek så att de snabbast växande individerna producerar de minsta vuxna och långsamt växande individer producerar stora vuxna. Ett annat klassiskt exempel är avvägningen mellan energiinvesteringar i reproduktion kontra överlevnad. Om en organism har en bestämd mängd energi som måste fördelas mellan alla funktioner som individen utför, så ju mer energi som allokeras till reproduktion (ökad sexuell aktivitet/storlek på reproduktionsorgan), desto mindre är tillgängligt för överlevnad (livslängd/vapen) storlek). Till exempel, genom experimentell manipulation i labbet kunde forskare se att en ökning av reproduktionsaktiviteten är korrelerad med en minskning av livslängden hos hanfruktflugan ( Drosophila melanogaster) . Fler bevis på kompromissen mellan reproduktion och överlevnad kommer från en studie gjord på pinnipeds , där både könsorganets längd och testiklarnas massa är negativt associerade med investeringar i prekopulatoriska vapen.
Livshistoriska kompromisser kan också tänkas i samband med anpassning till en specifik miljö. Den allmänna teorin är att ökad kondition inom en utvald miljö kommer att orsaka en förlust av kondition i andra icke-valda miljöer. Forskare har använt experimentell evolution för att testa denna teori i Escherichia coli utvecklats i en 20 °C miljö. De kunde se att, även om det inte var universellt (vilket betyder att alla individer visade det), i allmänhet var det en minskning av konditionen hos den utvecklade E. coli när den odlades i en 40 °C.
Mänskliga/kliniska exempel
Exempel på avvägningar kan också hittas i studier som involverar människor. En avvägning kan ses mellan tillväxt och immunfunktion i mänskliga populationer där energi är en begränsande faktor. En studie utförd på landsbygden i Bolivia fann att barn som upplever ett förhöjt immunsvar hade mindre ökningar i längd än de med en normal nivå av immunsvar. Denna trend var starkare hos barn under 5 fem år gamla, de åldrar då barn upplever snabb tillväxt, såväl som hos barn med mindre fettreserver. En avvägning har också observerats mellan tillväxt och reproduktion. I en studie av ungdomar som var gravida, observerade forskare att mindre energi tilldelades foster av kvinnor som fortfarande växer än de som hade fullbordat sin tillväxt. Avvägningar har också observerats inom klinisk medicin. Till exempel hormonersättningsterapi för postmenopausala kvinnor minska risken för äggstockscancer och osteoporos , men kan öka risken för bröstcancer . Detta kan kopplas tillbaka till det faktum att äggstockssteroider fungerar som både trofiska benhormoner och mitotiska stimulantia i bröstvävnad.