Antagonistisk pleiotropi är en teori som beskriver en av mekanismerna för åldrande ur en evolutionär synvinkel.
Strängt taget betyder termen "antagonistisk pleiotropi" ett exempel på pleiotropi , det vill säga flera olika fenotypiska effekter av en gen , där denna gen inte bara har olika, utan motsatta effekter. Idag används emellertid termen för att hänvisa till en idé eller modell som föreslagits 1957 av George Williams [1] , även känd under det skämtsamma namnet "Pay Later Theory". Enligt denna teori måste det finnas pleiotropa gener i kroppen som har olika effekter på organismers överlevnad under olika livsperioder: användbara i unga år, när effekten av naturligt urval är stark och skadlig senare, när effekten det naturliga urvalet är svagt.
Williams föreslagna pleiotropa gener skulle förklara åldringsprocessen. Sådana gener bibehålls i befolkningen , troligen på grund av deras positiva effekt på reproduktionen i unga år, trots deras negativa effekter vid en sen ålder, till vilken en liten del av befolkningen överlever. Effekten av dessa gener senare i livet kommer att vara åldrandeprocessen, oavsett om de orsakar åldrande eller bara stoppar skadeprocessen som orsakas av andra faktorer.
Anta att det finns en gen som ökar kalciumfixeringen i skelettet . En sådan gen har en positiv effekt i ung ålder, eftersom den minskar risken för frakturer , men en negativ effekt i hög ålder, på grund av en ökad risk för artros på grund av överdriven ledförkalkning . Under naturliga förhållanden skulle en sådan gen faktiskt inte ha någon negativ effekt, eftersom de flesta djur skulle dö långt innan den negativa effekten uppträdde. Detta är inte en kompromiss mellan en positiv effekt hos unga individer och en potentiell negativ effekt hos äldre: denna negativa effekt blir endast viktig om djuren lever i skyddade miljöer som djurparker eller laboratorier.
Teorin om antagonistisk pleiotropi förklarar varför reproduktion negativt kan påverka en arts livslängd och till och med orsaka död , vilket sker i monocytiska organismer . Faktum är att alla mutationer som leder till ökad reproduktion sprids till framtida generationer, även om dessa mutationer har vissa skadliga effekter senare i livet. Till exempel, mutationer som orsakar en överproduktion av könshormoner ökar libido , den ansträngning som kroppen lägger på reproduktion och framgång i reproduktionen, och kvarstår därför trots att de senare visar sig vara orsaken till cancer i könsorganen. Denna avvägning mellan reproduktion och livslängd avgörs till förmån för reproduktion, vilket följer direkt av teorin om antagonistisk pleiotropi.
Avvägningen mellan reproduktion och livslängd föreställdes av Williams. Enligt honom bör individens snabba utveckling korrelera med snabbt åldrande. Och även om specifika pleiotropa gener inte upptäcktes på länge, bekräftades denna förutsägelse i experiment med fruktflugan Drosophila melanogaster . Genom att begränsa reproduktionen till en sen ålder var det möjligt att öka den förväntade livslängden för flugor. Omvänt har minskad fruktsamhet observerats bland långlivade flugor (ökad livslängd för flugor har tillhandahållits genom selektiv avel och vissa mutationer ), vilket stöder idén om en kompromiss mellan reproduktion och överlevnad.
En liknande effekt har även hittats bland spolmaskarna Caenorhabditis elegans . Ett antal långlivade mutanter har identifierats. När dessa mutanter odlades med normala ( vildtyp ) maskar i laboratoriet hade ingendera populationen någon konkurrensfördel, tvärtom var fördelen med vildtypen omedelbart uppenbar under svältcykler som efterliknade naturliga förhållanden.
På senare tid har också flera specifika gener hittats som har den avsedda effekten av teorin. Exempel på pleiotropa gener inkluderar telomeras i eukaryoter och sigmafaktorn σ 70 i bakterier ( E. coli ). Gener som påverkar livslängden är kända i andra organismer, men inga andra tydliga exempel på pleiotropa gener har ännu hittats [2] .