[논문 리뷰] How does group interaction and its severance affect life expectancy?

Lei Wang, Yijuan Xu외 2명|arXiv (Cornell University)|2013. 04. 09.

Insect and Arachnid Ecology and Behavior참고 문헌 8인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 개미, 과일파리, 인간에서 군집 상호작용과 사회적 고립이 수명에 미치는 영향을 조사한다. 통제된 고립 실험을 통해 10명으로 구성된 군집에 속한 개체가 고립된 개체보다 유의미하게 수명이 길다는 것을 발견하였으며, 분리 직후에 갑작스러운 '쇼크 전이'가 발생하는 것으로 나타나, 다양한 종에서 사회적 유대가 생존에 핵심적인 역할을 한다고 시사한다.

ABSTRACT

The phenomenon of apoptosis observed in cell cultures consists in the fact that unless cells permanently receive a "Stay alive" signal from their neighbors, they are bound to die. A natural question is whether manifestations of this apoptosis paradigm can also be observed in other organizations of living organisms. In this paper we report results from a two-year long campaign of experiments on three species of ants and one species of (tephritid) fruit flies. In these experiments individuals were separated from their colony and kept in isolation either alone or in groups of 10 individuals. The overall conclusion is that "singles" have a shorter life expectancy than individuals in the groups of 10. This observation holds for ants as well as for fruit flies. The paper also provides compelling evidence of a similar effect in married versus unmarried (i.e. single, widowed or divorced) people. A natural question concerns the dynamic of the transition between the two regimes. Observation suggests an abrupt (rather than smooth) transition and this conclusion seems to hold for ants, fruit flies and humans as well. We call it a shock transition. In addition, for red fire ants Solenopsis invicta, it was observed that individuals in groups of 10 that also comprise one queen, die much faster than those in similar groups without queens. The paper also examines the corresponding survivorship curves from the perspective of the standard classification into 3 types. The survivorship curves of ants (whether single or in groups of 10) are found to be of type II whereas those of the fruit fly Bactrocera dorsalis are rather of type III. In this connection it is recalled that the survivorship curve of the fruit fly Drosophila melanogaster is of type I, i.e. of same type as for humans.

연구 동기 및 목표

• 사회적 및 비사회적 생물에서 군집 상호작용이 생존에 미치는 영향을 조사하기 위해.
• 사회적 군집에서의 단절이 급격한 사망률 증가를 유도하는지 확인하기 위해, 이는 '쇼크 전이'를 나타낸다.
• 다양한 종 간 생존율 패턴을 비교하고, 표준 생존곡선 유형(I, II, III)과의 일치성을 평가하기 위해.
• 군집 생활 생물에서 사회적 구조(예: 암소의 존재)가 수명에 미치는 영향을 분석하기 위해.
• 결과를 인간 집단으로 확장하여, 특히 결혼 상태가 수명에 미치는 영향을 조사하기 위해.

제안 방법

• 개미(Solenopsis invicta, Formica sp.)와 과일파리(Bactrocera dorsalis)를 2년간의 종단적 실험을 통해 10명의 군집 또는 단독 개인으로 고립시켰다.
• 다양한 종에서 고립 개인과 군집 개인의 생존율 곡선을 측정하고 비교하였다.
• 생존율 곡선을 표준 분류에 따라 유형 I(인간 유사), 유형 II(일정한 사망률), 유형 III(높은 초기 사망률)로 분류하였다.
• 고립 후 사망률 변화를 기반으로 사회적 상호작용의 강도를 비교 분석하였다.
• 결혼 여부에 따른 인간 집단의 데이터를 수집하고 분석하여, 결혼 상태가 수명 예측에 미치는 영향을 평가하였다.
• 고립 이후 사망률 급증의 시기와 역학을 평가하여 점진적 감소가 아닌 갑작스러운 '쇼크 전이'를 식별하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 사회적 곤충과 비사회적 곤충에서 군집 생활은 고립 상태에 비해 수명 예측을 증가시키는가?
• RQ2 군집에서 고립 상태로의 전이가 급격한 사망률 증가(쇼크 전이)를 동반하는가, 아니면 점진적인가?
• RQ3 고립된 개미와 과일파리의 생존율 곡선은 표준 유형 I, II, III와 어떻게 비교되는가?
• RQ4 개미 군집에 암소가 존재할 경우, 군집 생활 개체의 생존 역학이 어떻게 변화하는가?
• RQ5 결혼 상태와 수명 예측 간에 측정 가능한 상관관계가 있으며, 이는 곤충의 군집 효과와 유사한가?

주요 결과

• 모든 시험 종에서 고립된 개인(단독자)은 10명으로 구성된 군집에 속한 개인보다 유의미하게 수명이 짧았다. 이는 개미와 과일파리 모두 해당된다.
• 모든 군집 및 단독 개미의 생존율 곡선은 유형 II로 분류되었으며, 시간이 지남에 따라 일정한 사망률을 나타냈다.
• 고립된 Bactrocera dorsalis 과일파리의 생존율 곡선은 유형 III로 분류되었으며, 초기에 높은 사망률이 관찰되고 이후 사망률이 낮아졌다.
• 붉은불개미(Solenopsis invicta) 군집에서 암소가 존재할 경우, 암소가 없는 군집에 비해 유의미하게 빠른 사망률을 보였다.
• 고립 후 4~5일 이내에 급격하고 돌연한 사망률 증가—즉, '쇼크 전이'—가 관찰되어, 급격한 생리적 또는 행동적 반응이 있음을 시사하였다.
• 50세 이상 남성과 30세 이하의 젊은 남성에서 기혼자가 미혼자보다 더 긴 수명을 보였으며, 이는 인간에서도 사회적 유대가 생존에 보호적 효과를 가짐을 나타낸다.