不定生长、体细胞维持与负衰老的生活史模型

一些生物在性成熟后表现出死亡率下降和繁殖力上升的现象，这种人口统计学模式被称为负衰老。根据生活史理论，衰老之所以发生，是因为资源被优先分配给繁殖，而非躯体维持。已有一些将不定生长与负衰老联系起来的模型，但尚无模型将躯体维持与生长和繁殖并列为相互竞争的资源分配决策。我们构建了一个生活史模型，在该模型中，个体将能量分配于繁殖、躯体生长和躯体维持，而死亡率同时依赖于体型和躯体损伤。我们表明，当繁殖价值的比例变化超过当前对繁殖和躯体投资所带来的适合度收益的比例变化时，就会出现负精算衰老，即死亡率随年龄增长而下降。我们利用入侵分析和庞特里亚金极大值原理推导出不可入侵分配策略的必要条件，并通过数值方法考察了具有生物学意义的情形。我们表明，即使维持与生长和繁殖竞争相同的资源，负衰老和不定生长也会作为不可入侵结果共同出现。我们还表明，繁殖收益递减和生长收益递减都可能导致负衰老。上述结果将可弃置躯体理论扩展到具有不定生长的生物，在这类生物中，死亡率会随体型增大而下降，并揭示了不定生长与非衰老型人口统计轨迹之间经验观察到的关联的关键机制。

一些生物在性成熟后表现出死亡率下降和繁殖力增加，这种人口统计学模式被称为负衰老。根据生活史理论，衰老之所以发生，是因为资源被优先分配给繁殖而非躯体维持。已有一些将不定生长与负衰老联系起来的模型，但尚无模型将躯体维持作为与生长和繁殖并列的竞争性资源分配决策加以整合。我们构建了一个生活史模型，其中个体在繁殖、躯体生长和躯体维持之间分配能量，而死亡率同时依赖于体型和躯体损伤。我们表明，当繁殖价值的比例变化超过当前对繁殖和躯体投资所带来的适合度收益的比例变化时，就会出现负精算衰老，即死亡率随年龄增长而下降。我们利用入侵分析和庞特里亚金极大值原理，推导出不可入侵分配策略所需的必要条件，并通过数值方法考察了具有生物学意义的相关情形。我们表明，即使维持与生长和繁殖竞争同一资源，负衰老和不定生长也会共同作为不可入侵结果出现。我们还表明，无论是繁殖收益递减还是生长收益递减，都能够导致负衰老。上述结果将一次性躯体理论扩展到具有不定生长的生物，在这类生物中，死亡率会随体型增大而下降，并揭示了不定生长与非衰老型人口统计轨迹之间经验上所观察到关联的关键机制。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.24.746687v1?rss=1

🏷️ 生活史理论 负衰老 不定生长 资源分配 体细胞维持 最优控制