Исследования, проведенные Аризонским университетом, привели к набору уравнений, которые описывают и предсказывают общие черты жизни, несмотря на ее огромное разнообразие.
«Наше исследование развивает общую теорию для изучения необычайного разнообразия жизни с использованием простых правил, общих для всех видов. Мы можем в дальнейшем применять эти правила для предсказания специфических черт видов, о которых мы, возможно, знаем намного меньше», - сказал он. Джозеф «Робби» Бургер, научный сотрудник в области экологии и эволюционной биологии в Институте окружающей среды и программе Bridging Biodiversity and Conservation Science Университета Аризоны. Эти специфические черты включают время размножения и смерти организма, называемое историей жизни организма.
Бургер является ведущим автором статьи, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, в которой также участвовали сотрудники Университета науки и технологий Миссури и Университета Нью-Мексико.
«Если подумать об огромном разнообразии форм жизни, может показаться, что жизнь очень сложна и не так уж предсказуема», - сказал он. Но независимо от того, велики вы, как кит, или крошечны, как планктон, или вы гигантский моллюск, который откладывает миллионы яиц за раз, или слон, который рождает несколько 250-фунтовых детенышей за всю жизнь, все виды эволюционировали. воспроизводиться, расти, выживать и замещаться в рамках универсальных биофизических ограничений.
"Если вы наложите эти ограничения на математическую модель, то некоторые объединяющие шаблоны выпадут", - сказал Бургер.
Одним из ограничений является демография. Независимо от количества потомков, рожденных за всю жизнь, в среднем выживает только двое, чтобы заменить родителей. Другим ограничением является баланс массы и энергии. Живые существа тратят энергию на поддержание тела, рост и размножение, и все это должно быть сбалансировано в жизненном цикле.
Наложение этих ограничений объясняет два фундаментальных компромисса в том, как организмы размножаются: компромисс между количеством и размером потомства и между родительским вкладом в потомство и ростом потомства.
«Что такого интересного в этих уравнениях, так это то, что для их решения вам нужно знать только два значения - размер потомства при независимости и размер взрослого», - сказал Бургер. «Если вы подставите это в уравнение, вы получите количество потомков, которые организм произведет за всю жизнь, и множество других характеристик жизненного цикла».
Чтобы прийти к этому новому пониманию того, как организмы распределяют энергию для роста, размножения и выживания, Бургер и его коллеги собрали опубликованные данные об истории жизни разнообразных диких животных в стабильных популяциях.
Их новая теория уточняет старые представления о компромиссах истории жизни. Прошлые предположения заключались в том, что размер и количество потомства увеличивались или уменьшались с одинаковой скоростью. Например, у слонов относительно крупные телята, поэтому за всю жизнь их рождается мало, в то время как тунец производит миллионы крошечных яиц. Оказывается, отношения не так уж прямолинейны, и это понимание вдохновило Бургера на работу.
«Теперь нам нужно применить эти уравнения на практике, разработав удобные инструменты программирования, сотрудничая с полевыми учеными, усовершенствуя модели экосистемы и информируя управленческие решения», - сказал он.