Pleiotropia antagonistă este o teorie care descrie unul dintre mecanismele îmbătrânirii din punct de vedere evolutiv .
Strict vorbind, termenul „pleiotropie antagonistă” înseamnă un exemplu de pleiotropie , adică mai multe efecte fenotipice diferite ale unei gene , în care această genă are nu doar efecte diferite, ci opuse. Astăzi, însă, termenul este folosit pentru a desemna o idee sau un model propus în 1957 de George Williams [1] , cunoscut și sub numele glumeț „Pay Later Theory”. Conform acestei teorii, în organism trebuie să existe gene pleiotrope, care au efecte diferite asupra supraviețuirii organismelor în diferite perioade de viață: utile la o vârstă fragedă, când efectul selecției naturale.puternică și dăunătoare mai târziu, când efectul selecției naturale este slab.
Genele pleiotrope propuse de Williams ar fi trebuit să explice procesul de îmbătrânire. Astfel de gene sunt menținute în populație , cel mai probabil datorită efectului lor pozitiv asupra reproducerii la o vârstă fragedă, în ciuda efectelor lor negative la o vârstă târzie, la care supraviețuiește o mică parte a populației. Efectul acestor gene în viața ulterioară va fi procesul de îmbătrânire, indiferent dacă ele provoacă îmbătrânirea sau doar opresc procesul de deteriorare cauzat de alți factori.
Să presupunem că există o genă care mărește fixarea calciului în oase . O astfel de genă are un efect pozitiv la o vârstă fragedă, deoarece reduce riscul de fracturi , dar un efect negativ la bătrânețe, datorită unui risc crescut de osteoartrită din cauza calcificării excesive a articulațiilor . În condiții naturale, o astfel de genă nu ar avea de fapt niciun efect negativ, deoarece majoritatea animalelor ar muri cu mult înainte de apariția efectului negativ. Acesta nu este un compromis între un efect pozitiv la indivizii tineri și un potențial efect negativ la cei mai în vârstă: acest efect negativ devine important doar dacă animalele trăiesc în medii protejate precum grădini zoologice sau laboratoare.
Teoria pleiotropiei antagoniste explică de ce reproducerea poate avea un impact negativ asupra longevității unei specii și chiar poate provoca moartea , așa cum se întâmplă în organismele monocitare . Într-adevăr, orice mutații care duc la creșterea reproducerii sunt propagate în generațiile viitoare, chiar dacă acele mutații au unele efecte dăunătoare în viața ulterioară. De exemplu, mutațiile care provoacă o supraproducție de hormoni sexuali cresc libidoul , efortul pe care organismul îl depune pentru reproducere și succesul în reproducere și, prin urmare, persistă în ciuda faptului că mai târziu se dovedesc a fi cauza cancerului organelor genitale. Acest compromis între reproducere și durata de viață este decis în favoarea reproducerii, care decurge direct din teoria pleiotropiei antagoniste.
Compromisul dintre reproducere și longevitate a fost imaginat de Williams. Potrivit acestuia, dezvoltarea rapidă a individului ar trebui să se coreleze cu îmbătrânirea rapidă. Și, deși genele pleiotrope specifice nu au fost descoperite de mult timp, această predicție a fost confirmată în experimente folosind musca de fructe Drosophila melanogaster . Limitând reproducerea la o vârstă târzie, a fost posibilă creșterea speranței de viață a muștelor. În schimb, s-a observat o fecunditate redusă în rândul muștelor cu viață lungă (s-a asigurat o durată de viață crescută a muștelor prin reproducere selectivă și anumite mutații ), susținând ideea unui compromis între reproducere și supraviețuire.
Un efect similar a fost găsit și în rândul viermilor rotunzi Caenorhabditis elegans . Au fost identificați o serie de mutanți cu viață lungă. Când acești mutanți au fost cultivați cu viermi normali ( de tip sălbatic ) în laborator, niciuna dintre populații nu a avut un avantaj competitiv; dimpotrivă, avantajul tipului sălbatic a fost imediat evident în timpul ciclurilor de foame care imitau condițiile naturale.
Mai recent, au fost găsite și câteva gene specifice care au efectul dorit al teoriei. Exemple de gene pleiotrope includ telomeraza la eucariote și factorul sigma σ 70 în bacterii ( E. coli ). Genele care afectează durata de viață sunt cunoscute în alte organisme, dar nu au fost găsite încă alte exemple clare de gene pleiotrope [2] .