Эта новая теорема о стационарных популяциях показывает, что вы можете определить возрастное распределение населения, посмотрев, сколько им еще осталось жить.Это математическое открытие может помочь получить данные с широким спектром значений, от прогнозирования темпов инфекционных заболеваний, таких как распространение вируса Западного Нила комарами, до прогнозирования потребностей в медицинской помощи стареющего населения.«Идея в том, что нельзя смотреть на насекомое и говорить: сколько еще ты собираешься жить?» сказал доктор Джеймс Р. Кэри, энтомолог из Калифорнийского университета в Дэвисе. «Если вы понимаете возрастную структуру населения, вы сможете лучше понять риски и потребности», — сказал доктор Арни С.Р.
Шриниваса Рао, разработчик математического моделирования в Медицинском колледже Джорджии при Университете Риджентс. «Если есть больше детей, вам нужно беспокоиться о школах; если есть больше пожилых людей, вам нужно беспокоиться о пользе для здоровья». Рао отметил, что, хотя во многих странах, включая Соединенные Штаты, есть хорошие данные о населении, полученные в результате регулярных опросов, в других, включая некоторые европейские страны и многие страны третьего мира, их все еще нет.Новая теорема опубликована в Журнале математической биологии и уведомлений Американского математического общества.Работа началась около десяти лет назад, когда Кэри пришел к выводу, что, отслеживая, как долго большая популяция плодовых мух жила в неволе, он может определить возрастную структуру — сколько мух и сколько лет — общей популяции плодовых мух.
Это называется Равенство Кэри.Выяснить это, не зная возраста плодовых мушек на момент отлова, было для Кэри моментом эврики.Перенесемся на встречу по математической демографии в прошлом году в Институте математических биологических наук Университета штата Огайо, где Кэри объяснял свое наблюдение, а Рао слушал.
«Я увидел закономерность в том, что он наблюдал», — сказал Рао, и в течение 45 минут он собрал воедино сложную математику, лежащую в основе этого, помогая доказать взаимосвязь и делая ее более доступной для различных групп населения, от людей до популяции комаров. они сейчас учатся. На следующий день он представил математику своему новому коллеге.
«Мы вернулись еще на несколько шагов и сказали, насколько это правда; каковы биологические факторы; каковы симметрии; каковы закономерности в биологии», — сказал Рао.Фактически, построение двух графиков — одного, показывающего обычный ход отдельных плодовых мушек от рождения до смерти, а другого, показывающего, сколько времени прожили мухи после отлова подряд, создает симметричную гору, которая начинается на пике одного дня жизни. жизнь и затихает на базе примерно через 60 дней жизни с обеих сторон.Их теорема может быть применена к людям и нечеловеческим существам в стационарных популяциях — это означает, что уровень рождаемости и смертности и возрастной состав стабильны и схожи — например, плодовая муха или более динамичные популяции, такие как Китай.
С точки зрения более широкого применения, выходящего за рамки возрастного распределения, вместо того, чтобы гадать фермерам, сколько волков необходимо для поддержания их популяции лосей в идеальном ареале и наоборот в Монтане, они могут применить эту теорему.«Дело не в том, сколько там волков, а в том, что нужно, чтобы они оба жили вместе», — сказал Рао. «Нам нужно знать, с какой скоростью волки убивают лосей и сколько лосей умирают».
Возрастная структура волков и лосей также свидетельствует о том, сколько из них находятся в репродуктивном возрасте. Переходя к следующему шагу, сколько еды нужно лосям, чтобы жить, сказал Рао.
Вернемся к комарам: «Понимание возрастной структуры этих популяций насекомых имеет огромное значение во всем мире, потому что именно старые комары являются переносчиками лихорадки Западного Нила, малярии, желтой лихорадки и так далее», — сказал Кэри.По словам Кэри, биохимические исследования и исследования экспрессии генов для сбора данных о возрасте являются грубыми и мало что раскрывают, а программы по захвату, маркировке, выпуску, а затем повторному отлову часто дают слишком мало повторных поимок.