Negociação evolucionária - Evolutionary trade off
O trade off evolucionário refere-se à situação em que a evolução não pode otimizar uma parte de um sistema biológico sem comprometer outra parte dele. Na biologia, e mais especificamente na biologia evolutiva , os trade-offs referem-se ao processo pelo qual uma característica aumenta em sua aptidão às custas da diminuição da aptidão de outra característica. Uma teoria muito aceita sobre o que causa os trade-offs evolutivos é que, devido às limitações de recursos (por exemplo, energia, habitat / espaço, tempo), a otimização simultânea de duas características não pode ser alcançada. Outra causa comumente aceita de trade offs evolutivos é que as características de aumentar a aptidão de uma característica afetam negativamente a aptidão de outra. Esta relação negativa é encontrada em características que são antagonisticamente pleiotrópicas (um gene responsável por múltiplas características que não são todas benéficas para o organismo) ou quando o desequilíbrio de ligação está presente (sortimento não aleatório de alelos em diferentes loci).
Antecedentes e teoria
O conceito geral por trás dos trade offs evolutivos é que, para aumentar a aptidão / função em uma característica, isso deve ocorrer com o custo da diminuição na aptidão / função de outra característica. O 'modelo Y' afirma que, dentro de um indivíduo, quaisquer duas características são determinadas por recursos de um pool comum. Embora seja uma ferramenta útil que forneceu informações valiosas, o 'modelo Y' foi simplificado demais em grande parte da literatura. Os pesquisadores fizeram diferentes expansões matemáticas para o 'modelo Y', a fim de obter insights sobre os trade-offs evolutivos.
Um ponto importante que muitos autores fazem ao discutir o conceito de como os trade offs afetam a mudança evolutiva é o uso ambíguo da palavra 'restrição'. O termo 'restrição' tem dois significados: impedir, mas não interromper a evolução em direções específicas, ou que existem certas trajetórias evolutivas que não estão disponíveis para seleção. A distinção entre os dois sentidos da palavra é importante porque, de acordo com a primeira definição, todos os estados de caractere, ou formas, são possíveis, onde, de acordo com a definição posterior, alguns estados de caractere são inatingíveis. Ao discutir as compensações evolutivas, é importante deixar claro qual sentido da palavra está sendo usado.
Exemplos de história de vida
Os trade offs evolutivos podem estar presentes em uma forma chamada trade offs de história de vida. Os trade-offs de história de vida podem ser definidos como a diminuição na adequação de um traço de história de vida como resultado do aumento na adequação de um traço de história de vida diferente. Traços de história de vida são traços intimamente ligados à aptidão, como traços associados à taxa de crescimento, tamanho do corpo, resposta ao estresse, tempo de reprodução, quantidade / qualidade da prole, longevidade e dispersão.
Um exemplo clássico usado para explicar as trocas de história de vida é uma troca entre a idade e o tamanho da maturidade. As taxas de crescimento são negativamente correlacionadas com o tamanho máximo, de modo que os indivíduos de crescimento mais rápido produzem os menores adultos e os indivíduos de crescimento lento produzem adultos grandes. Outro exemplo clássico de trade-off de história de vida é o trade-off entre investimento em energia na reprodução e sobrevivência. O organismo possui uma determinada quantidade de energia que deve ser alocada entre todas as funções que o indivíduo desempenha. Se mais energia for alocada para a reprodução (aumento da atividade sexual / tamanho dos órgãos reprodutivos), menos energia estará disponível para a sobrevivência (longevidade / tamanho da arma). Por exemplo, por meio de manipulação experimental em laboratório, os pesquisadores puderam ver que um aumento na atividade reprodutiva está correlacionado com uma diminuição na longevidade da mosca da fruta macho ( Drosophila melanogaster ). Mais evidências da troca entre reprodução e sobrevivência vêm de um estudo feito em pinípedes . Os pesquisadores conseguiram mostrar que tanto o comprimento genital quanto a massa dos testículos estão negativamente associados ao investimento em armamentos pré-copulatórios. As trocas da história de vida também podem ser pensadas no contexto da adaptação a um ambiente específico. A teoria geral é que o aumento da aptidão dentro de um ambiente selecionado causará uma perda da aptidão em outros ambientes não selecionados. Os pesquisadores usaram a evolução experimental para testar essa teoria em Escherichia coli evoluída em um ambiente de 20 ° C. Eles foram capazes de ver que embora não seja universal (significando que todos os indivíduos o demonstraram), geralmente houve uma diminuição na aptidão da E. coli evoluída quando cultivada a 40 ° C.
Exemplos humanos / clínicos
Exemplos de trocas também podem ser encontrados em estudos envolvendo seres humanos. Uma compensação pode ser vista entre o crescimento e a função imunológica em populações humanas nas quais a energia é um fator limitante. Um estudo conduzido na área rural da Bolívia descobriu que crianças que experimentaram uma resposta imunológica elevada tiveram ganhos menores de altura do que aquelas com um nível normal de resposta imunológica. Essa tendência foi mais forte em crianças menores de 5 a cinco anos, as idades em que as crianças apresentam rápido crescimento, bem como em crianças com menos reservas de gordura. Um trade-off também foi observado entre crescimento e reprodução. Em um estudo com adolescentes grávidas, os pesquisadores puderam ver que menos energia foi alocada para fetos de mulheres ainda em crescimento do que aquelas que concluíram o crescimento. Trade offs também foram observados na medicina clínica. Por exemplo, a terapia de reposição hormonal para mulheres na pós-menopausa pode reduzir o risco de câncer de ovário e osteoporose, mas pode aumentar o risco de câncer de mama. Isso pode estar relacionado ao fato de que os esteróides ovarianos atuam como hormônios tróficos para os ossos e estimulantes mitóticos no tecido mamário.