生活史特性における表現型可塑性の進化：成熟時の年齢とサイズの反応規範の予測

私たちは生活史理論を使用して、成熟時の年齢とサイズの反応規範を予測しました。繁殖力はサイズとともに増加し、親の年齢が増加するにつれて子孫の若年死亡率が低下すると想定し、その後、成長率を変化させ、各成長率の最適な年齢を計算することで反応規範を計算しました。成熟の反応規範は、成長率の変化と成人死亡率の変化、少年死亡率、またはその両方の変化との間の特定の関係に依存する少なくとも4つの形状の1つをとるべきです。ほとんどの生物は、固定サイズでも固定年齢でも、年齢サイズの軌跡に沿って成熟する必要があります。このモデルは、変動の遺伝的成分と表現型成分を明確に区別します。選択に対する進化した応答は、反応規範の形状と位置に反映されます。急速またはゆっくりした成長に対する単一の生物の表現型応答は、その成熟イベントの位置によって反応規範のポイントとして定義されます。19個の集団と種の魚からのデータを使用した定量的テストでは、予測が観察とよく一致していることが示されました（r = 0.93、p <0.0001）。このモデルの予測は、人間、,、フルーツハエ、赤い鹿の成熟時の年齢とサイズの観察された表現型の変動とも定性的に一致しました。この予備的な成功は、予測を直接テストするために設計された実験が価値があることを示唆しています。

We used life-history theory to predict reaction norms for age and size at maturation. We assumed that fecundity increases with size and that juvenile mortality rates of offspring decrease as ages-at-maturity of parents increase, then calculated the reaction norm by varying growth rate and calculating an optimal age at maturity for each growth rate. The reaction norm for maturation should take one of at least four shapes that depend on specific relations between changes in growth rates and changes in adult mortality rates, juvenile mortality rates, or both. Most organisms should mature neither at a fixed size nor at a fixed age, but along an age-size trajectory. The model makes possible a clear distinction between the genetic and phenotypic components of variation. The evolved response to selection is reflected in the shape and position of the reaction norm. The phenotypic response of a single organism to rapid or slow growth is defined by the location of its maturation event as a point on the reaction norm. A quantitative test with data from 19 populations and species of fish showed that predictions were in good agreement with observations (r = 0.93, P < 0.0001). The predictions of the model also agreed qualitatively with observed phenotypic variation in age and size at maturity in humans, platyfish, fruit flies, and red deer. This preliminary success suggests that experiments designed to test the predictions directly will be worthwhile.