Nature子刊 | 群体生活物种通常比独居物种寿命更长及其分子基础

导语

认识社会性和长寿之间的关系将有助于更深入地了解动物生命史的演变。本研究对约1,000种哺乳动物的三种社会组织状态（独居、成对生活和群体生活）和寿命进行了系统发育比较分析。结果表明，群体生活物种通常比独居物种寿命更长，并且群体生活物种从短命状态到长寿状态的转变率高于非群体生活物种，这共同支持了社会组织和长寿的相关进化。94种哺乳动物的比较大脑转录组鉴定了31种基因、激素和免疫相关通路，它们广泛参与社会组织和长寿之间的联系。进一步的选择特征揭示了社会组织和长寿的二十条重叠选择路径。这些结果强调了社会组织对长寿影响的分子基础。

要点

Figure 1 974种哺乳动物的社会组织和寿命的进化分析

为了评估社会状态之间的进化转变和长寿的进化路径，研究者通过全面的文献调查收集了尽可能多现存哺乳动物物种的社会组织数据。将974个物种分为三种类型的社会组织：独居（n = 497），成对生活（n = 115）和群体生活（n = 412). 50个物种有不止一种状态（图1a）。还收集了这些物种的体重和寿命数据。首先使用系统发育比较方法来计算社会组织和寿命的系统发育信号。

为了确定哺乳动物中三种社会组织状态之间的进化路径，作者测试了四种模型，这四种模型允许两种状态中的任何一种状态之间的转换率不同。这四种替代模型是：（a）等率模型（ER），其中所有过渡率都相同；（b） 增加复杂性模型（IC），允许在独居和成对生活、成对生活和群体生活之间过渡，但不允许独居和群体生活；（c） 所有转变速率不同的全速率不同模型（ARD）或参数丰富模型；和（d）可逆跳跃MCMC模型（RJ-MCMC），该模型是使用贝叶斯特征中的可逆跳跃过程从数据中导出的，具有最高的后验支持。模型比较表明，ARD模型是最好的支持模型。ARD模型表明，在社会组织的三个状态中，过渡率各不相同。

然后，通过构建三种替代模型（即ER模型、ARD模型和RJ-MCMC模型）重建了长寿的进化路径。这三个模型的比较表明，基于贝叶斯因子（BF），RJ-MCMC和ARD模型比ER模型得到更好的支持。从长寿状态到非长寿状态的平均转变率大约是从非长寿状态到长寿状态的四倍。

Figure 2 94种哺乳动物中表达与社会组织和寿命相关的基因和途径

接下来进行了系统发育方差分析，以估计三种社会组织状态之间的寿命差异，同时控制物种之间的系统发育非独立性。独居状态和群居状态的寿命存在显著差异，群居物种的寿命高于独居物种。由于长寿与成年体重相关，作者还测量了相对寿命。

为了评估寿命的变化是否取决于社会组织，研究者比较了三种变量组合的独立和依赖RJ-MCMC模型：非独居/独居和绝对短命/长寿（>26岁）、非成对生活/成对生活和绝对短寿/长寿以及非群体生活/群体生活和绝对短命/长寿。结果支持两种孤立（Log-BF）的依赖和群体生活，表明哺乳动物系统发育过程中社会组织和寿命之间存在相关进化。

文献来源：

1.Zhu, P., Liu, W., Zhang, X. et al. Correlated evolution of social organization and lifespan in mammals. Nat Commun 14, 372 (2023).

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