Wybór kosztów i korzyści wdrożenia w fizjologii
Wybór kosztów i korzyści wdrożenia w fizjologii dotyczy kosztów i korzyści procesów fizjologicznych , które można wdrożyć i wybrać pod kątem tego, czy zwiększą przeżycie i sprawność biologiczną zwierzęcia . Procesy fizjologiczne, które można wdrażać w różny sposób, odnoszą się głównie do procesów, które chronią lub usuwają infekcje, ponieważ są one opcjonalne, a jednocześnie wiążą się z wysokimi kosztami i korzyściami związanymi z okolicznościami. Obejmują one reakcje układu odpornościowego , gorączkę , przeciwutleniacze i poziom żelaza w osoczu . Godne uwagi czynniki determinujące to historii życia i dostępność zasobów.
Odporność
Aktywacja układu odpornościowego przynosi obecne i przyszłe korzyści w usuwaniu infekcji, ale jest również kosztowna ze względu na obecne wysokie zużycie energii metabolicznej oraz ryzyko wystąpienia w przyszłości zaburzeń związanych z odpornością . Dlatego przewaga adaptacyjna istnieje, jeśli zwierzę może kontrolować swoje rozmieszczenie w odniesieniu do aktuarialnych ocen przyszłych korzyści i kosztów dotyczących jego sprawności biologicznej. W wielu przypadkach takie obliczenia kompromisowe wyjaśniają, dlaczego reakcje immunologiczne są tłumione , a infekcje są tolerowane. Okoliczności, w których immunitet nie jest aktywowany z powodu braku świadczenia aktuarialnego obejmują:
- Niedożywienie
- Podeszły wiek
- Hibernacja
- Pasożytnictwo (niskie lub wysokie ryzyko)
- Choroby przenoszone drogą płciową (niskie lub wysokie ryzyko)
- Wzory świetlne związane z zimą (prawdopodobny niedobór zasobów)
Gorączka
Kwestie aktuarialne dotyczące kompromisu w zakresie kosztów i korzyści dotyczą przeciwbakteryjnego i przeciwwirusowego działania gorączki (podwyższonej temperatury ciała). Gorączka ma przyszłą zaletę usuwania infekcji, ponieważ zmniejsza replikację bakterii i wirusów. Ale wiąże się również z wysokimi kosztami metabolicznymi ( BMR ) i ryzykiem hiperpyreksji . Tam, gdzie jest to osiągane wewnętrznie , każdy stopień wzrostu temperatury krwi podnosi BMR o 10–15%. 90% całkowitych kosztów walki z zapaleniem płuc pochłania np. energia przeznaczona na podniesienie temperatury ciała. Podczas posocznicy wywołana gorączka może zwiększyć BMR o 55% – i spowodować utratę masy ciała od 15% do 30%. Okoliczności, w których nie wybrano lub zmniejszono gorączkę, obejmują:
- Osoby w podeszłym wieku — ciężar tolerowania infekcji będzie istniał przez krótki czas, co zmniejsza przyszłe korzyści aktuarialne z usunięcia infekcji w porównaniu z kosztami jej usunięcia. Ta zmiana sprzyja zmniejszeniu lub zupełnemu brakowi rozprzestrzeniania się gorączki.
- Gdy zasoby wewnętrzne są ograniczone (np. zimą) i zmniejsza się możliwość poniesienia dużych nakładów na zwiększenie metabolizmu. Zwiększa to ryzyko aktywacji gorączki w stosunku do potencjalnych korzyści, a zwierzęta rzadziej używają gorączki do zwalczania infekcji.
- Późna ciąża
przeciwutleniacze
Przeciwutleniacze , takie jak karotenoidy , witamina C , witamina E i enzymy, takie jak dysmutaza ponadtlenkowa (SOD) i peroksydaza glutationowa (GPx), mogą chronić przed reaktywnymi formami tlenu , które uszkadzają DNA , białka i lipidy oraz powodują starzenie się i śmierć komórek . Tworzenie lub uzyskiwanie tych przeciwutleniaczy wiąże się z pewnymi kosztami. Stwarza to konflikt między korzyściami wynikającymi ze sprawności biologicznej wynikającymi z przyszłego przeżycia w porównaniu ze stosowaniem tych przeciwutleniaczy na korzyść obecnego sukcesu reprodukcyjnego. Z tego powodu u niektórych ptaków przeciwutleniacze są przekierowywane z utrzymania organizmu do rozmnażania, co powoduje przyspieszone starzenie W związku z tym ptaki mogą wykazać swoją biologiczną zdolność do poniesienia kosztów przekierowania przeciwutleniaczy (takich jak karotenoidy) w postaci pigmenty do upierzenia jako kosztowny sygnał .
hipoferemia
Żelazo jest niezbędne do procesów biologicznych nie tylko gospodarza , ale także bakterii infekujących go. Gospodarze mogą mieć przewagę w zakresie sprawności biologicznej, zmniejszając dostępność żelaza w sobie dla takich bakterii ( hipoferemia ), nawet jeśli dzieje się to kosztem osłabienia się gospodarza przez anemię . Potencjalne korzyści z takiego samouszkodzenia ilustruje paradoksalny efekt, że dostarczanie suplementów żelaza osobom z niedoborem żelaza (co zaburza jego działanie przeciwbakteryjne) może skutkować wyleczeniem z anemii, ale z nasileniem choroby bakteryjnej.