Antagonistisk pleiotropi er en teori , der beskriver en af mekanismerne for aldring fra et evolutionært synspunkt.
Strengt taget betyder udtrykket "antagonistisk pleiotropi" et eksempel på pleiotropi , det vil sige flere forskellige fænotypiske virkninger af et gen , hvor dette gen ikke bare har forskellige, men modsatte virkninger. I dag bruges udtrykket imidlertid til at henvise til en idé eller model foreslået i 1957 af George Williams [1] , også kendt under det spøgefulde navn "Pay Later Theory". Ifølge denne teori skal der være pleiotrope gener i kroppen, som har forskellige virkninger på organismers overlevelse over forskellige livsperioder: nyttige i en ung alder, når virkningen af naturlig udvælgelse er stærk, og skadelig senere, når virkningen af naturlig udvælgelse er svag.
Williams' foreslåede pleiotrope gener skulle forklare ældningsprocessen. Sådanne gener opretholdes i befolkningen , højst sandsynligt på grund af deres positive effekt på reproduktionen i en ung alder, på trods af deres negative virkninger i en sen alder, hvortil en lille del af befolkningen overlever. Effekten af disse gener senere i livet vil være aldringsprocessen, uanset om de forårsager aldring eller blot stopper skadeprocessen forårsaget af andre faktorer.
Antag, at der er et gen, der øger calciumfikseringen i knoglerne . Sådan et gen har en positiv effekt i en ung alder, da det reducerer risikoen for brud , men en negativ effekt i alderdommen, på grund af øget risiko for slidgigt på grund af overdreven ledforkalkning . Under naturlige forhold ville et sådant gen faktisk ikke have nogen negativ effekt, da de fleste dyr ville dø længe før den negative effekt viste sig. Dette er ikke et kompromis mellem en positiv effekt hos unge individer og en potentiel negativ effekt hos ældre: Denne negative effekt bliver kun vigtig, hvis dyrene lever i beskyttede miljøer såsom zoologiske haver eller laboratorier.
Teorien om antagonistisk pleiotropi forklarer, hvorfor reproduktion kan have en negativ indvirkning på en arts levetid og endda forårsage død , som det sker i monocytiske organismer . Enhver mutation, der fører til øget reproduktion, forplantes til fremtidige generationer, selvom disse mutationer har nogle skadelige virkninger senere i livet. For eksempel øger mutationer , der forårsager en overproduktion af kønshormoner , libido , den indsats, som kroppen bruger på reproduktion, og succes med reproduktion, og fortsætter derfor på trods af, at de senere viser sig at være årsag til kræft i kønsorganerne. Denne afvejning mellem reproduktion og levetid besluttes til fordel for reproduktion, som følger direkte af teorien om antagonistisk pleiotropi.
Afvejningen mellem reproduktion og lang levetid blev forestillet af Williams. Ifølge ham skulle individets hurtige udvikling hænge sammen med hurtig aldring. Og selvom specifikke pleiotrope gener ikke blev opdaget i lang tid, blev denne forudsigelse bekræftet i forsøg med frugtfluen Drosophila melanogaster . Ved at begrænse reproduktionen til en sen alder var det muligt at øge fluernes forventede levetid. Omvendt er reduceret frugtbarhed blevet observeret blandt langlivede fluer (forøget levetid for fluer er blevet givet gennem selektiv avl og visse mutationer ), hvilket understøtter ideen om et kompromis mellem reproduktion og overlevelse.
En lignende effekt er også fundet blandt rundormene Caenorhabditis elegans . En række langlivede mutanter er blevet identificeret. Når disse mutanter blev dyrket med normale ( vildtype ) orme i laboratoriet, havde ingen af populationerne en konkurrencefordel; tværtimod var fordelen ved vildtypen umiddelbart synlig under sultecyklusser, der efterlignede naturlige forhold.
For nylig er der også fundet flere specifikke gener, som har den tilsigtede effekt af teorien. Eksempler på pleiotrope gener inkluderer telomerase i eukaryoter og sigmafaktoren σ 70 i bakterier ( E. coli ). Gener, der påvirker levetiden, er kendt i andre organismer, men der er endnu ikke fundet andre klare eksempler på pleiotrope gener [2] .