你有很多东西要教给你的孙子孙女,这也许可以解释更年期

你有很多东西要教给你的孙子孙女,这也许可以解释更年期

人类、虎鲸和领航鲸。我们有什么共同点?

令人惊讶的是,答案是更年期。但科学家仍未完全弄清楚这种现象存在的原因。毕竟,如果进化的目的是确保我们最有效地传递基因,那么为什么女性会在一定年龄后停止生育呢?

周四发表在《PLOS 计算生物学》上的一项研究或许能为人类更年期的演变提供一些见解。研究人员利用计算模型发现,老年女性“祖母”般的能力(即将资源投入到孙辈身上)以及利用认知能力支持后代的能力可能对更年期的演变至关重要

现有假说认为,更年期可以保护人类避免在高龄时怀孕的风险(母亲假说),或者可以让高龄母亲将精力投入到支持孙辈的生存上(祖母假说)。本研究测试了这两个假说以及与祖母假说相似的具身资本模型——只不过它表明孙辈的主要好处是认知方面的:祖父母可以教给后代有助于他们生存的技能。

“认知过程在更年期的演变中非常重要,”这项研究的第一作者、蒙彼利埃大学博士后研究员卡拉·艾姆 (Carla Aime) 表示。“这有一个直接的好处——当一个人在生命的任何阶段投资于神经系统发育时,这个人将积累更多的技能和经验,因此他们在从环境中提取资源方面将更有生产力。”

研究人员使用了一种人工神经网络,本质上是一种像大脑一样工作并可以学习的计算机系统(是的,这有点令人毛骨悚然)。给定输入和输出的示例,它们可以找出将两者联系起来的规则。例如,它们有时用于面部识别(例如当 Facebook 以某种方式知道在照片中标记你时),它们会根据不同面孔的示例学习构建重要面部特征的模板。

Aime 使用神经网络是因为不可能研究人类更年期出现的条件——如果每个人都有更年期,你就无法比较有更年期和没有更年期的人。但神经网络之所以有效,是因为它就像进化一样,是为了做出最好的生存决定而设计的。

“这是用计算机模拟自然选择的过程,”艾梅说。“多亏了这个过程,我们才有可能观察到进化。”

Aime 的神经网络吸收了女性的身体和认知状况以及她是否有孩子和孙辈等特征。据此,该模型预测了女性的身体和认知状况将如何变化,以及她是否会将自己的资源用于生育、照顾孩子或仅仅生存。为了检验每个单独的假设,研究人员调整了神经网络中的变量。例如,为了测试模型是否支持祖母假设,他们删除了允许女性为有更多孩子的孩子提供更多支持的变量。

研究结果似乎主要指向祖母时代和认知能力是更年期的根本原因,体现资本模型获胜。当神经网络模型阻止女性照顾孙辈时(或假设认知资源不会影响后代的技能),更年期就不会发生,女性会继续生育直至老年。

南佛罗里达大学教授洛雷娜·马德里加尔(Lorena Madrigal)没有参与这项新研究,她表示,从计算角度来看,这项研究是可行的,但她不太相信其进化和生物学观点。“他们的方法可以很好地回答另一个问题,”她说。

她指出,该模型没有考虑生态参数——描述进化发生的环境或所讨论的物种——并且某些参数的限制可能并不适用于所有社区。例如,马德里加尔与非西方人群合作,她说,那里的正常生育率远远高于艾梅模型允许的数量。

“我希望看到更多跨文化研究和历时性研究,”马德里加尔表示,并指出研究结果的不同可能源于不同的生态和时间段。“我还希望看到更多开放的心态,认识到不一定非要采用祖母假说、母亲假说或体现资本模型。”

Aime 承认,该团队的神经网络模型存在一些局限性——例如,它只模拟女性,因此在未来的研究中,她希望将模型扩展到男性。这将使团队能够研究将更年期与母系之外的家庭因素联系起来的其他假设。她说,她还希望继续推广人工神经网络,以此来回答进化生物学中的其他问题。

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