ويكيبيديا

تكلفة التطبيق وانتقاء الفائدة في علم وظائف الأعضاء

يتعلق تكلفة التطبيق وانتقاء الفائدة في علم وظائف الأعضاء بكلفة وفائدة العملية الفسيولوجية التي يمكن حدوثها وانتقاؤها فيما يتعلق بما إذا كانت ستزيد من بقاء الحيوان ولياقته البيولوجية أم لا. ترتبط العمليات الفسيولوجية القابلة للحدوث بشكل متغير في الغالب بالعمليات التي تدافع عن العدوى أو تزيلها لأنها اختيارية مع وجود تكاليف عالية وفوائد مرتبطة بالظروف. وهي تشمل استجابات الجهاز المناعي والحمى ومضادات الأكسدة ومستوى البلازما من الحديد. العوامل المحددة البارزة هي دورة الحياة، وتوافر الموارد.

المناعة

عدل

تنشيط الجهاز المناعي له الفائدة الحالية والمستقبلية لإزالة العدوى، ولكنه أيضا مكلف على حد سواء فيما يتعلق بالاستهلاك العالي[1] للطاقة الأيضية،[2] وفي خطر حدوث اضطراب متعلق بالمناعة في المستقبل. لذلك، توجد ميزة تكيفية إذا تمكن الحيوان من التحكم في حدوثه فيما يتعلق بالتقييمات الشبيهة بالاكتوارية للفوائد والتكاليف المستقبلية فيما يتعلق بلياقته البيولوجية.[3][4] في العديد من الظروف، تفسر حسابات المقايضة هذه سبب تثبيط الاستجابات المناعية والتسامح مع العدوى.[5][6] تشمل الظروف التي لا تنشط فيها المناعة بسبب عدم وجود فائدة مستقبلية ما يلي:

الحمى

عدل

تنطبق القضايا المستقبلية لمقايضة فوائد التكلفة على الآثار المضادة للبكتيريا والفيروسات للحمى (زيادة درجة حرارة الجسم). الحمى لها فائدة مستقبلية تتمثل في تطهير العدوى لأنها تقلل من تكرار البكتيريا[13] والفيروسات.[14] ولكن لديها أيضا تكلفة استقلابية كبيرة (معدل الأيض الأساسي)، وخطر الحمى المفرطة. عندما يحقق ذلك داخلياً، فإن كل درجة ترفع درجة حرارة الدم، وترفع معدل الاستقلاب الأساسي بنسبة 10-15٪.[15][16] 90٪ من التكلفة الإجمالية لمكافحة ذات الرئة، تذهب، على سبيل المثال، إلى الطاقة المخصصة لرفع درجة حرارة الجسم.[2] أثناء الإنتان، يمكن للحمى الناتجة أن ترفع معدل الاستقلاب الأساسي بنسبة 55٪ - وتسبب فقدان كتلة الجسم بنسبة 15٪ إلى 30٪.[17][18] تشمل الظروف التي لا يختار فيها انتشار الحمى أو تقليلها ما يلي:

  • الأفراد المسنون - سيكون عبء تحمل العدوى موجودا لفترة قصيرة مما يقلل من الفوائد المستقبلية لإزالة العدوى مقارنة بتكاليف إزالتها. يفضل هذا التغيير تقليل الحمى أو عدم انتشارها.[19][20]
  • عندما تكون الموارد الداخلية محدودة (كما هو الحال في فصل الشتاء)، وتنخفض القدرة على تحمل نفقات عالية على زيادة التمثيل الغذائي. هذا يزيد من مخاطر تنشيط الحمى بالنسبة لفائدتها المحتملة، والحيوانات أقل عرضة لاستخدام الحمى لمكافحة العدوى.[12]
  • الحمل المتأخر.[21]

مضادات الأكسدة

عدل

يمكن لمضادات الأكسدة مثل الكاروتينات وفيتامين C وفيتامين E والإنزيمات مثل سوبر أكسيد ديسميوتاز والغلوتاثيون بيروكسيداز الحماية من مركبات الأكسجين التفاعلية التي تسبب تلف الحمض النووي والبروتينات والدهون، وتؤدي إلى شيخوخة الخلايا والموت. توجد تكلفة في إنشاء أو الحصول على هذه مضادات الأكسدة. هذا يخلق تعارضا بين فوائد اللياقة البيولوجية للبقاء على قيد الحياة في المستقبل مقارنة باستخدام مضادات الأكسدة هذه للاستفادة من النجاح الإنجابي الحالي. في بعض الطيور، تحول مضادات الأكسدة من الحفاظ على الجسم إلى التكاثر هذا السبب يؤدي إلى تسارع الشيخوخة[22]، وفي هذا الصدد، يمكن للطيور أن تظهر قدرتها البيولوجية على تحمل تكلفة تحويل مضادات الأكسدة (مثل الكاروتينات) في شكل أصباغ إلى ريش كإشارة مكلفة.[23][24]

نقص الحديد في الدم

عدل

الحديد أمر حيوي للعمليات البيولوجية، ليس فقط للمضيف، ولكن أيضا للبكتيريا التي تصيب المضيف. يمكن أن توجد ميزة لياقة بيولوجية للمضيفين لتقليل توافر الحديد داخل نفسه لمثل هذه البكتيريا (فقر الدم)، على الرغم من أن هذا يحدث على حساب المضيف الذي يضعف نفسه بفقر الدم.[25][26] تتضح الفوائد المحتملة لمثل هذا الضعف الذاتي من خلال التأثير المتناقض المتمثل في أن توفير مكملات الحديد لأولئك الذين يعانون من نقص الحديد (الذي يتداخل مع عمله المضاد للبكتيريا) يمكن أن يؤدي إلى علاج الفرد من فقر الدم ولكن زيادة المرض البكتيري.[27]

انظر أيضاً

عدل

مراجع

عدل
  1. ^ Lochmiller, Robert L.; Deerenberg, Charlotte (2000-01). "Trade-offs in evolutionary immunology: just what is the cost of immunity?". Oikos (بالإنجليزية). 88 (1): 87–98. DOI:10.1034/j.1600-0706.2000.880110.x. Archived from the original on 2023-02-04. {{استشهاد بدورية محكمة}}: تحقق من التاريخ في: |تاريخ= (help)
  2. ^ ا ب Romanyukha, Alexei A.; Rudnev, Sergey G.; Sidorov, Igor A. (7 Jul 2006). "Energy cost of infection burden: An approach to understanding the dynamics of host–pathogen interactions". Journal of Theoretical Biology (بالإنجليزية). 241 (1): 1–13. DOI:10.1016/j.jtbi.2005.11.004. ISSN:0022-5193. Archived from the original on 2022-08-02.
  3. ^ Read, Andrew F.; Allen, Judith E. (10 Nov 2000). "The Economics of Immunity". Science (بالإنجليزية). 290 (5494): 1104–1105. DOI:10.1126/science.290.5494.1104. ISSN:0036-8075. Archived from the original on 2023-04-08.
  4. ^ van Boven, Michiel; Weissing, Franz J. (2004-02). "The Evolutionary Economics of Immunity". The American Naturalist (بالإنجليزية). 163 (2): 277–294. DOI:10.1086/381407. ISSN:0003-0147. Archived from the original on 2022-12-07. {{استشهاد بدورية محكمة}}: تحقق من التاريخ في: |تاريخ= (help)
  5. ^ Hanssen, Sveinn Are; Hasselquist, Dennis; Folstad, Ivar; Erikstad, Kjell Einar (7 May 2004). "Costs of immunity: immune responsiveness reduces survival in a vertebrate". Proceedings of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences (بالإنجليزية). 271 (1542): 925–930. DOI:10.1098/rspb.2004.2678. ISSN:0962-8452. PMC:1691677. PMID:15255047. Archived from the original on 2023-04-03.{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: تنسيق PMC (link)
  6. ^ Moret, Yannick; Schmid-Hempel, Paul (10 Nov 2000). "Survival for Immunity: The Price of Immune System Activation for Bumblebee Workers". Science (بالإنجليزية). 290 (5494): 1166–1168. DOI:10.1126/science.290.5494.1166. ISSN:0036-8075. Archived from the original on 2023-03-10.
  7. ^ "Validate User". academic.oup.com. DOI:10.2307/4088414. مؤرشف من الأصل في 2022-10-16. اطلع عليه بتاريخ 2023-04-08.
  8. ^ Bourée, Patrice (1 Dec 2003). "Immunity and immunization in elderly". Pathologie Biologie (بالإنجليزية). 51 (10): 581–585. DOI:10.1016/j.patbio.2003.09.004. ISSN:0369-8114. Archived from the original on 2023-04-08.
  9. ^ Prendergast, Brian J.; Freeman, David A.; Zucker, Irving; Nelson, Randy J. (1 Apr 2002). "Periodic arousal from hibernation is necessary for initiation of immune responses in ground squirrels". American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology (بالإنجليزية). 282 (4): R1054–R1062. DOI:10.1152/ajpregu.00562.2001. ISSN:0363-6119. Archived from the original on 2023-02-11.
  10. ^ Lindström, Karin M.; Foufopoulos, Johannes; Pärn, Henrik; Wikelski, Martin (22 Jul 2004). "Immunological investments reflect parasite abundance in island populations of Darwin's finches". Proceedings of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences (بالإنجليزية). 271 (1547): 1513–1519. DOI:10.1098/rspb.2004.2752. ISSN:0962-8452. PMC:1691748. PMID:15306324. Archived from the original on 2022-11-24.{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: تنسيق PMC (link)
  11. ^ Nunn, Charles L.; Gittleman, John L.; Antonovics, Janis (10 Nov 2000). "Promiscuity and the Primate Immune System". Science (بالإنجليزية). 290 (5494): 1168–1170. DOI:10.1126/science.290.5494.1168. ISSN:0036-8075. Archived from the original on 2022-12-07.
  12. ^ ا ب Bilbo, Staci D.; Drazen, Deborah L.; Quan, Ning; He, Lingli; Nelson, Randy J. (7 Mar 2002). "Short day lengths attenuate the symptoms of infection in Siberian hamsters". Proceedings of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences (بالإنجليزية). 269 (1490): 447–454. DOI:10.1098/rspb.2001.1915. ISSN:0962-8452. PMC:1690914. PMID:11886635. Archived from the original on 2023-03-30.{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: تنسيق PMC (link)
  13. ^ Bennett, Ivan L.; Nicastri, Anthony (1960-03). "FEVER AS A MECHANISM OF RESISTANCE". Bacteriological Reviews (بالإنجليزية). 24 (1): 16–34. DOI:10.1128/br.24.1.16-34.1960. ISSN:0005-3678. Archived from the original on 2023-03-15. {{استشهاد بدورية محكمة}}: تحقق من التاريخ في: |تاريخ= (help)
  14. ^ Herman، P. P.؛ Yatvin، M. B. (1 يناير 1994). "Effect of heat on viral protein production and budding in cultured mammalian cells". International Journal of Hyperthermia. ج. 10 ع. 5: 627–641. DOI:10.3109/02656739409022443. ISSN:0265-6736. PMID:7806920. مؤرشف من الأصل في 2018-06-02.
  15. ^ Rodriguez, Donna J.; Sandoval, Wendy; Clevenger, Frederick W. (1 Oct 1995). "Is Measured Energy Expenditure Correlated to Injury Severity Score in Major Trauma Patients?". Journal of Surgical Research (بالإنجليزية). 59 (4): 455–459. DOI:10.1006/jsre.1995.1191. ISSN:0022-4804. PMID:7564317. Archived from the original on 2023-04-08.
  16. ^ Roe, C. Francis; Kinney, John M. (1965-01). "The Caloric Equivalent of Fever: II. Influence of Major Trauma". Annals of Surgery (بالإنجليزية الأمريكية). 161 (1): 140. DOI:10.1097/00000658-196501000-00022. ISSN:0003-4932. PMC:1408758. PMID:14252624. Archived from the original on 2023-01-14. {{استشهاد بدورية محكمة}}: تحقق من التاريخ في: |تاريخ= (help)صيانة الاستشهاد: تنسيق PMC (link)
  17. ^ Kreymann, Georg; Grosser, Sebastian; Buggisch, Peter; Gottschall, Claus; Matthaei, Stephan; Greten, Heiner (1993-07). "Oxygen consumption and resting metabolic rate in sepsis, sepsis syndrome, and septic shock". Critical Care Medicine (بالإنجليزية الأمريكية). 21 (7): 1012. DOI:10.1097/00003246-199307000-00015. ISSN:0090-3493. Archived from the original on 2022-05-17. {{استشهاد بدورية محكمة}}: تحقق من التاريخ في: |تاريخ= (help)
  18. ^ Long, CL (1 Aug 1977). "Energy balance and carbohydrate metabolism in infection and sepsis". The American Journal of Clinical Nutrition (بالإنجليزية). 30 (8): 1301–1310. DOI:10.1093/ajcn/30.8.1301. ISSN:0002-9165. Archived from the original on 2023-04-08.
  19. ^ Roghmann, Mary-Claire; Mackowiak, Philip A.; Warner, John (1 Aug 2001). "The Relationship between Age and Fever Magnitude". The American Journal of the Medical Sciences (بالإنجليزية). 322 (2): 68–70. DOI:10.1097/00000441-200108000-00003. ISSN:0002-9629. Archived from the original on 2023-04-08.
  20. ^ Tocco-Bradley, R; Kluger, M J; Kauffman, C A (1985-01). "Effect of age on fever and acute-phase response of rats to endotoxin and Salmonella typhimurium". Infection and Immunity (بالإنجليزية). 47 (1): 106–111. DOI:10.1128/iai.47.1.106-111.1985. ISSN:0019-9567. PMC:261483. PMID:3880718. Archived from the original on 2023-04-08. {{استشهاد بدورية محكمة}}: تحقق من التاريخ في: |تاريخ= (help)صيانة الاستشهاد: تنسيق PMC (link)
  21. ^ Mouihate, A.; Harré, E.-M.; Martin, S.; Pittman, Q. J. (2008-04). "Suppression of the Febrile Response in Late Gestation: Evidence, Mechanisms and Outcomes". Journal of Neuroendocrinology (بالإنجليزية). 20 (4): 508–514. DOI:10.1111/j.1365-2826.2008.01666.x. ISSN:0953-8194. PMC:3547979. PMID:18266941. Archived from the original on 2023-04-08. {{استشهاد بدورية محكمة}}: تحقق من التاريخ في: |تاريخ= (help)صيانة الاستشهاد: تنسيق PMC (link)
  22. ^ Wiersma, P.; Selman, C.; Speakman, J. R.; Verhulst, S. (7 Aug 2004). "Birds sacrifice oxidative protection for reproduction". Proceedings of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences (بالإنجليزية). 271 (suppl_5). DOI:10.1098/rsbl.2004.0171. ISSN:0962-8452. PMC:1810045. PMID:15504018. Archived from the original on 2022-10-28.{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: تنسيق PMC (link)
  23. ^ Blount, Jonathan D.; Metcalfe, Neil B.; Birkhead, Tim R.; Surai, Peter F. (4 Apr 2003). "Carotenoid Modulation of Immune Function and Sexual Attractiveness in Zebra Finches". Science (بالإنجليزية). 300 (5616): 125–127. DOI:10.1126/science.1082142. ISSN:0036-8075. Archived from the original on 2022-06-07.
  24. ^ Lozano، George A. (1994). "Carotenoids, Parasites, and Sexual Selection". Oikos. ج. 70 ع. 2: 309–311. DOI:10.2307/3545643. ISSN:0030-1299. مؤرشف من الأصل في 2023-02-10.
  25. ^ Kluger, Matthew J.; Rothenburg, Barbara A. (26 Jan 1979). "Fever and Reduced Iron: Their Interaction as a Host Defense Response to Bacterial Infection". Science (بالإنجليزية). 203 (4378): 374–376. DOI:10.1126/science.760197. ISSN:0036-8075. Archived from the original on 2022-12-14.
  26. ^ Weinberg, E D (1984-01). "Iron withholding: a defense against infection and neoplasia". Physiological Reviews (بالإنجليزية). 64 (1): 65–102. DOI:10.1152/physrev.1984.64.1.65. ISSN:0031-9333. Archived from the original on 2022-12-23. {{استشهاد بدورية محكمة}}: تحقق من التاريخ في: |تاريخ= (help)
  27. ^ Murray, M. J.; Murray, A. B.; Murray, M. B.; Murray, C. J. (21 Oct 1978). "The adverse effect of iron repletion on the course of certain infections". Br Med J (بالإنجليزية). 2 (6145): 1113–1115. DOI:10.1136/bmj.2.6145.1113. ISSN:0007-1447. PMC:1608230. PMID:361162. Archived from the original on 2022-12-06.{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: تنسيق PMC (link)
مجلوبة من «https://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=تكلفة_التطبيق_وانتقاء_الفائدة_في_علم_وظائف_الأعضاء&oldid=65665055»