A Mathematical Modeling Approach to the Cort-Fitness Hypothesis.

ABSTRACT

The Cort-Fitness Hypothesis has generated much interest from investigators integrating field endocrinology with evolutionary biology, ecology, and conservation. The hypothesis was developed to test the assumption that if glucocorticoid levels increase with environmental challenges and fitness decreases with environmental challenges, then there should be a negative relationship between baseline glucocorticoid levels and fitness. Indeed, studies across diverse taxa have found that the relationship between baseline glucocorticoid levels and fitness are not consistent some studies show a positive relationship, others negative, and some show no correlation. Hence, a deeper understanding of the mechanisms underlying the relationship between baseline glucocorticoid levels, environmental challenges, and fitness is needed. We propose a mathematical model representing the links between baseline glucocorticoid levels, environmental challenges, and fitness. Our model describes how variation in the predictability and intensity of environmental challenges, reproductive strategies, and fitness metrics can all contribute to the variability observed in empirical tests of the Cort-Fitness Hypothesis. We provide qualitative results showing that much of the inconsistency in previous studies can be explained and we discuss how the model can be used to inform future Cort-Fitness studies.

RESUMEN

Un enfoque de modelado matemático para la hipótesis de Cort-Fitness (A Mathematical Modeling Approach to The Cort-Fitness Hypothesis) La hipótesis de Cort-Fitness ha generado mucho interés por parte de los investigadores que integran la endocrinología de campo con la biología evolutiva, la ecología y la conservación. La hipótesis se desarrolló para probar el supuesto de que si los niveles de glucocorticoides aumentan con los desafíos ambientales y la aptitud física disminuye con los ambientales, entonces debería existir una relación negativa entre los niveles de glucocorticoides de referencia y la aptitud física. De hecho, los estudios en diversos taxones han encontrado que la relación entre los niveles de glucocorticoides de referencia y la aptitud no son consistentes algunos estudios muestran una relación positiva, otros negativos y otros no muestran correlación. Por lo tanto, se necesita una comprensión más profunda de los mecanismos subyacentes en la relación entre los niveles de glucocorticoides de referencia, los desafíos ambientales y la aptitud. Proponemos un modelo matemático que representa los vínculos entre los niveles basales de glucocorticoides, los desafíos ambientales y la aptitud. Nuestro modelo describe cómo la variación en la previsibilidad e intensidad de los desafíos ambientales, las estrategias reproductivas y las métricas de aptitud pueden contribuir a la variabilidad observada en las pruebas empíricas de la hipótesis de Cort-Fitness. Proporcionamos resultados cualitativos que muestran que gran parte de la variación en estudios anteriores se puede explicar y discutimos cómo se puede usar el modelo para informar futuros estudios de Cort-Fitness. Translated to Spanish by J Heras (herasj01@gmail.com).

RESUMO

Uma Abordagem Matématica de Modelagem para a Hipótese Cort-Fitness (A Mathematical Modeling Approach to The Cort-Fitness Hypothesis) A hipótese de cort-fitness gerou muito interesse de pesquisadores ao integrar endocrinologia de campo com biologia evolutiva, ecologia e conservação. A hipótese foi desenvolvida para testar a suposição de que, se os níveis de glicocorticóides aumentam com os desafios ambientais e o fitness diminui, então deve haver uma relação negativa entre os níveis basais de glicocorticóides e o fitness. De fato, estudos com diversos táxons descobriram que a relação entre os níveis basais de glicocorticoides e o fitness não são consistentes alguns mostram uma relação positiva, outros uma negativa e há ainda os que não mostram correlação alguma. Assim, é necessária uma compreensão mais profunda dos mecanismos subjacentes à relação entre os níveis basais de glicocorticóides, os desafios ambientais e o fitness. Propomos um modelo matemático que representa as ligações entre os níveis basais de glicocorticoides, os desafios ambientais e o fitness. Nosso modelo descreve como a variação na previsibilidade e intensidade dos desafios ambientais, estratégias reprodutivas e métricas de fitness podem contribuir para a variabilidade observada nos testes empíricos da hipótese cort-fitness. Nós fornecemos resultados qualitativos mostrando que grande parte da variação em estudos anteriores pode ser explicada e discutimos como o modelo pode ser usado para informar futuros estudos sobre o cort-fitness. Translated to Portuguese by G Sobral (gabisobral@).