Вопрос о цене размножения стоит в центре теорий эволюции жизненного цикла и старения. Классическая теория одноразовой сомы предсказывает, что ресурсы, потраченные на потомство, отнимаются от поддержания тела, укорачивая жизнь родителя. Однако наблюдательные исследования у людей дают противоречивую картину: в одних популяциях высокая рождаемость связана с ранней смертью, в других — с долголетием. Наша работа стоит на отшибе от соседних исследований: рядом лежат работы о генах сна, клеточном старении, генетических алгоритмах и горизонтальном переносе генов, но ни одна не решает вопрос о генетической архитектуре компромисса между размножением и выживанием у человека. Мы восполняем этот пробел, используя большой генеалогический массив и количественно-генетический подход.
Мы использовали краудсорсинговую генеалогическую базу данных о браках в Нидерландах с 1600 по 1999 год, сосредоточившись на людях, родившихся между 1850 и 1915 годами. Для каждого человека были известны даты рождения и смерти, число детей, возраст первых и последних родов. Чтобы избежать механической связи между долголетием и возможностью иметь детей, основной анализ ограничили людьми, дожившими до 45 лет. Генетические параметры оценивали с помощью байесовских моделей животного (animal models) — обобщённых линейных смешанных моделей, которые используют родословные связи для разложения фенотипической изменчивости на аддитивную генетическую и средовую компоненты. Наследуемость и генетические корреляции вычисляли отдельно для мужчин и женщин, а также между полами.
Наследуемость продолжительности жизни составила около 0.21 у женщин и 0.19 у мужчин среди доживших до 45 лет. Наследуемость числа детей оказалась заметно выше у мужчин (0.44), чем у женщин (0.17). Генетические корреляции между продолжительностью жизни и числом детей были слабыми: у женщин отрицательная (-0.10), у мужчин около нуля или слабо положительная (0.05). Зато возраст первых родов показал положительную генетическую корреляцию с продолжительностью жизни у обоих полов, особенно в полной выборке (0.36–0.40). Число детей сильно коррелировало генетически с возрастом первых родов (отрицательно, -0.59 до -0.76) и с возрастом последних родов (положительно, 0.87–0.92).
Наши результаты отличаются от соседних работ по смежным темам тем, что мы напрямую оценили генетические корреляции между репродуктивными признаками и долголетием в большой исторической популяции. В отличие от исследований, фокусирующихся на отдельных генах или клеточных механизмах, мы показали, что на популяционном уровне аддитивная генетическая изменчивость лишь слабо связывает число детей с продолжительностью жизни. Это не опровергает теорию одноразовой сомы, но указывает, что простой компромисс распределения ресурсов не является главным генетическим механизмом. Более важную роль могут играть общие гены, влияющие на жизнеспособность и репродуктивное расписание.
Тема может развиваться в сторону включения молекулярно-генетических данных, таких как полигенные оценки из полногеномных исследований, для проверки воспроизводимости найденных корреляций в современных популяциях. Также перспективно изучение того, как средовые условия — питание, эпидемии, социальные нормы — модифицируют генетические корреляции между размножением и выживанием. Сравнение с другими историческими популяциями Европы и Азии поможет понять, насколько универсальны эти закономерности.
Результаты важны для эволюционной биологии, демографии и эпидемиологии старения, поскольку уточняют роль генетических факторов в компромиссе между размножением и долголетием у человека.
Следующим шагом может стать анализ генетических корреляций с учётом социально-экономического статуса и региональных различий, а также включение данных о здоровье потомков для оценки межпоколенческих эффектов.
Работа напрямую связана с нерешённой проблемой эволюционной генетики: почему генетические корреляции между компонентами приспособленности часто оказываются слабыми или нестабильными, несмотря на теоретические предсказания. Это подрывает простые модели антагонистической плейотропии и требует более сложных объяснений, включающих средовую гетерогенность и плейотропию через жизнеспособность.
В изученной популяции наследуемость числа детей у мужчин была в 2.5 раза выше, чем у женщин, что может отражать большее влияние наследственных качеств мужчины (например, ресурсов или социального статуса) на его репродуктивный успех.
Работа опубликована не на arXiv. Здесь её страница, PDF и формализация: проверить можно самим, а не только прочитать наш разбор.