En la biología evolutiva del envejecimiento reinó durante mucho tiempo una imagen sencilla: tras la madurez sexual, la mortalidad sube y la fecundidad baja. Sin embargo, los datos de las últimas décadas muestran que en muchas especies de crecimiento ilimitado, como el tiburón de Groenlandia o el molusco oceánico Arctica islandica, la mortalidad puede disminuir con la edad y la fecundidad puede aumentar. A este fenómeno se le llama envejecimiento negativo. Los modelos clásicos, incluida la teoría del soma desechable, se centran en explicar el envejecimiento en sí y apenas consideran las condiciones bajo las cuales los indicadores vitales mejoran con la edad. El trabajo está un poco apartado: junto a él, en el archivo, hay estudios sobre la genealogía de los tumores, el envejecimiento como pérdida de regulación y los paisajes celulares de metilación, pero casi no tiene vecinos directos en el tema. Cubre el hueco entre las teorías del crecimiento y las teorías del envejecimiento, que hasta ahora se desarrollaban por separado.
Los autores construyen un modelo matemático del ciclo vital en el que el individuo distribuye en cada momento su energía entre tres partidas: la reproducción, el crecimiento del cuerpo y la reparación de los daños acumulados. Los daños se acumulan con el tiempo y aumentan la mortalidad, mientras que el crecimiento del cuerpo, al contrario, la reduce. El destino evolutivo de una estrategia se determina mediante el análisis de la invasión de un mutante raro en una población de residentes: si el mutante no puede desplazar al residente, la estrategia del residente se considera invencible. Para buscar la distribución óptima de la energía se usa el principio del máximo de Pontriaguin, y las soluciones numéricas se obtienen con el paquete GPOPS-II. El parámetro clave del modelo es la forma de las curvas de rendimiento de las inversiones: un rendimiento lineal significa que cada unidad adicional de energía aporta el mismo incremento, y un rendimiento decreciente significa que el incremento se frena.
El modelo reproduce dos escenarios contrastados. Si el rendimiento de las inversiones en crecimiento y reproducción es lineal, el individuo invierte primero todo en crecer y, tras la madurez, cambia a la reproducción. La mortalidad tiene entonces forma de U, con un mínimo en el momento de la madurez, lo que corresponde al envejecimiento clásico. Si, en cambio, el rendimiento de las inversiones en crecimiento o reproducción es decreciente, la evolución elige una estrategia de crecimiento ilimitado: el individuo sigue creciendo después de la madurez y la mortalidad primero disminuye con la edad. Este periodo de envejecimiento negativo surge porque el crecimiento reduce la mortalidad más rápido de lo que la acumulación de daños la aumenta. El rendimiento decreciente de la reproducción alarga el periodo de envejecimiento negativo, manteniendo altas las inversiones en crecimiento. La reparación del cuerpo aparece en la estrategia óptima solo si su rendimiento es decreciente o si el rendimiento del crecimiento y la reproducción disminuye al mismo tiempo. En los ejemplos numéricos, la mortalidad durante el periodo de envejecimiento negativo cae aproximadamente un 20–30% respecto al valor máximo.
El trabajo muestra que el envejecimiento negativo no es una excepción exótica, sino que surge de forma regular del compromiso evolutivo entre crecimiento, reproducción y reparación del cuerpo. A diferencia de los trabajos vecinos, que consideran el envejecimiento como una pérdida de regulación o una acumulación de errores epigenéticos, este modelo pone en el centro el presupuesto energético y la forma de las curvas de rendimiento. Conecta dos fenómenos antes dispersos: el crecimiento ilimitado y la mejora de los indicadores vitales con la edad. La principal diferencia con la teoría clásica del soma desechable es que aquí la reparación del cuerpo no es la única forma de luchar contra el envejecimiento: el crecimiento por sí mismo puede reducir la mortalidad si los individuos más grandes tienen ventaja.
El modelo puede ampliarse al caso de la reproducción sexual y a las diferencias en el reparto de energía entre sexos. Otra dirección es tener en cuenta la estacionalidad y la inconstancia del entorno, que influyen en el crecimiento óptimo. También es interesante comprobar cómo cambian las predicciones si la mortalidad depende no solo del tamaño, sino también de la velocidad de crecimiento. En perspectiva, el modelo puede parametrizarse con datos de observaciones prolongadas de especies concretas de crecimiento ilimitado, para predecir cuantitativamente la forma de las curvas de mortalidad.
Los resultados son importantes para la biología evolutiva del envejecimiento, la demografía y la biología comparada de los ciclos vitales. Ofrecen una base teórica para interpretar los datos sobre especies con envejecimiento negativo y para buscar nuevas especies de este tipo.
El paso más inmediato es reunir datos sobre la forma de las curvas de rendimiento de las inversiones en crecimiento y reproducción en especies de crecimiento ilimitado. Después se puede comprobar si las especies con un rendimiento decreciente más marcado muestran realmente un periodo de envejecimiento negativo más largo.
El trabajo está directamente relacionado con un problema no resuelto de la biología evolutiva: por qué unas especies envejecen y otras no. Propone un mecanismo que puede explicar la diversidad observada de patrones de envejecimiento en la naturaleza. Queda abierta la pregunta de hasta qué punto es universal la relación entre la forma de las curvas de rendimiento y el tipo de envejecimiento fuera de las condiciones consideradas en el modelo.
El tiburón de Groenlandia puede vivir más de 400 años y su mortalidad, al parecer, no aumenta con la edad. El modelo predice que en estas especies el rendimiento de las inversiones en crecimiento o reproducción debe ser más decreciente que en las especies con envejecimiento clásico.
No publicado en arXiv. Aquí están su página, el PDF y la formalización: puede comprobarlo usted mismo, no solo leer nuestro análisis.