Kertakäyttöinen soma teoria , joskus kertakäyttöinen soma teoria[ Tuntematon termi ] [1] ( Disposable soma theory ) on evoluutiofysiologinen malli , joka yrittää selittää ikääntymisprosessin evolutionaarista alkuperää . Teorian ehdotti vuonna 1977 Thomas Kirkwood , silloisen British National Institute for Biological Standards and Control -instituutissa, katsauksessaan [2] . Tämä teoria kysyy, kuinka organismin tulisi hallita resurssejaan (teorian ensimmäisessä versiossa kyse oli vain energiasta) soman ylläpidon ja korjaamisen sekä muiden selviytymisen kannalta välttämättömien toimintojen välillä. Näiden resurssien käytössä kompromissien tarve syntyy resurssien rajallisuudesta ja tarpeesta valita paras tapa käyttää niitä.
Tätä teoriaa ehdotettiin yritettäessä luoda evoluutiokehys ikääntymisprosessin olemassaolon ja vaihtelun ymmärtämiseksi, mikä on universaali kaikille eläville organismeille [2] [3] . Se ehdottaa, että yksilöiden tulisi investoida soman ylläpitämiseen ja korjaamiseen tulevaa elinikää ja lisääntymismahdollisuuksia koskevien odotustensa mukaisesti . Yksilön odotukset tulevaisuuden elinkeinonäkymistä ja lisääntymisen todennäköisyydestä eivät kuitenkaan ole vakioita. Eri lajeille ja joskus jopa lajin eri yksilöille on siis välttämätöntä ylläpitää omaa somaa eri ajanjaksoina. Kertakäyttöisten monniteorian mukaan lajien ja populaatioiden , joilla on keskimäärin vähän ulkoisia uhkia ja alhainen lisääntymiskyky, tulisi panostaa paljon enemmän monniensa suojeluun kuin lajien ja populaatioiden, jotka odottavat lyhyttä elinikää ja nopeaa lisääntymistä. Kun eliöt sijoitetaan suojeltuihin ympäristöihin ja vapautetaan luonnollisesta valinnasta , erot soman korjaamisessa ja ylläpidossa näkyvät lajien ja populaatioiden välisinä eroina ikääntymisnopeuksissa ja eliniän enimmäispituuksissa .
Teoriaa tukee luonnonvaraisten eläinpopulaatioiden havainnointi luonnossa, mikä osoittaa, että petoeläinten lukumäärä ja aktiivisuus vaikuttavat kannan selviytymisstrategiaan. Esimerkiksi guppipopulaatioiden tutkimukset ovat osoittaneet eliniän kehityksen, joka ilmenee hyvin nopeasti vastauksena kuolleisuuden muutoksiin [4] . Guppypopulaatiot, jotka kasvavat lisääntyneen kuolleisuuden olosuhteissa, ovat pienempiä, kasvavat nopeammin, lisääntyvät varhaisemmassa iässä ja kohdistavat enemmän lisääntymisresursseja kuin guppit, jotka elävät alhaisen ulkoisen kuolleisuuden olosuhteissa [5] . Lisäksi on ehdotettu, että yksi syistä, miksi linnut ja lepakot elävät pidempään kuin samankokoiset maaeläimet, on se, että koska ne pystyvät lentämään, ne ovat vapautuneet suuresta osasta maaeläinten kokemasta evoluution saalistuspaineesta [6] . Toinen tutkimus, joka vahvisti osan teorian perusteista, suoritettiin kahdella Virginian opossumipopulaatiolla . Yhdessä Georgian Sapelon saarelta löydetyssä opossumipopulaatiossa ei ole luonnollisia maaperäisiä petoeläimiä, kun taas osavaltion mantereelta löydetty toinen populaatio saalistaa puumat , ketut ja bobcats . Tuloksena todettiin, että saaripopulaatio synnyttää vähemmän poikasia kuin mannerryhmä ja säilyy yleensä toiseen pesimäkauteen asti, jolloin se saa toisen lisääntymismahdollisuuden. Tämän ryhmän jäsenet ovat kooltaan pienempiä, niillä on 25 % pidempi keskimääräinen elinajanodote ja 50 % pidempi enimmäiselinajanodote kuin mannermaisella ryhmällä [7] [8] .
On tärkeää huomata, että koska kertakäyttöinen soma teoria ottaa huomioon vain ikääntymisen evoluutionäkökohdat, kulutuksen, lisääntymisen ja ikääntymisen välistä suhdetta tarkastellaan pikemminkin lopputuloksen kuin erityisten mekanismien perusteella. Jos yksittäisellä eläimellä on lisääntymiskyky, se ei voi odottaa biologista kuolemattomuutta, koska sen on säilytettävä soma vain sellaisella tasolla, että populaation keskimääräinen yksilö voi selviytyä tarvittavan ajan synnyttääkseen tarvittavan määrän jälkeläisiä. Lisääntymismahdollisuuksien puute voi kuitenkin vaikuttaa myönteisesti ikääntymiseen ja elinikään [9] [10] . Tämä ei tarkoita, että elämän ylläpitämisen, lisääntymisen, soman tukemisen ja pitkäikäisyyden välillä olisi yhteys, kertakäyttöinen soma-teoria tarjoaa vain kompromissin somatuen ja lisääntymisen välillä resurssien allokointiprosessin välittämänä. Teoria ehdottaa kahta syytä organismien muutokselle. Ensinnäkin aikuisten kuolleisuutta koskevien odotusten lisääntymisen pitäisi johtaa soma-tuen vähenemiseen. Jos organismi ei odota elävänsä pitkään, sillä on vähemmän tarvetta suojella itseään. Toiseksi lisääntymisnopeuden ennakoinnin lisääntymisen täytyy johtaa soman tuen vähenemiseen, koska yksilöt ennakoivat lisääntymiseen tarvittavien resurssien puutteen.
Kertakäyttöinen soma teoria ei oleta mitään erityisiä soman ylläpitomekanismeja ja on siksi yhteensopiva useimpien ikääntymisen mekanististen mallien kanssa, kuten somaattisten mutaatioiden, muuttuneiden proteiinien, mitokondrioteorian, vapaiden radikaalien teorian jne. [11] . Lisäksi lajeilla, joilla on alhaisin kuolleisuus ulkoisista syistä ja alhainen lisääntymisaste, on myös paras suoja proteiinimutaatioiden ja vaurioiden aiheuttamaa oksidatiivista stressiä vastaan [12] [13] . Esimerkiksi DNA :n korjautuminen on paljon huonompaa jyrsijöillä kuin kädellisillä [14] , ja hiiren somaattiset solut ovat merkittävästi herkempiä kemiallisesti indusoidulle oksidatiiviselle stressille kuin pitkäikäiset nisäkässolut [15] . Suhteellisen kestävien lintujen munuaisten epiteelisolut ovat myös vastustuskykyisempiä kemiallisille ja säteilyvaurioille kuin vastaavat hiirten solut [16] .
Kaiken kaikkiaan kertakäyttöinen soma teoria tarjoaa hyödyllisen evoluutiokehyksen ikääntymisprosessin ymmärtämiseen. Suuri joukko epäsuoria todisteita tukee tätä teoriaa, mutta yksityiskohtaiset kokeelliset tutkimukset puuttuvat edelleen. .
"Käytettävä" soma-teoria yrittää korreloida kuolleisuusmalleja evoluutionäkökohtien kanssa, jotka tulevat fysiologisten ja ekologisten tasapainojen optimoinnista sekä populaatiogenetiikan laeista . Johtopäätökset monenlaisten mallien mahdollisuudesta ja eksponentiaalisesti kasvavasta kuolleisuudesta ovat vain yksi mahdollisista erityisvaihtoehdoista ikääntymisen alkamista koskevassa evoluutioteoriassa. Mahdollisuus lisätä kuolleisuutta iän myötä, kuten mikä tahansa kuolleisuuden lisääntyminen iän myötä, sisältää evoluutionäkökohtia, mutta näitä vaihtoehtoja ei voida päätellä näiden ongelmien näennäisestä yhteensopimattomuudesta, koska teoria tunnustaa, että ikääntyminen ja elinajanodote kehittyvät toisistaan riippumatta [ 17] .