Theory of accumulation of mutations ( eng. Mutations accumulation theory ) er en evolutionær - genetisk teori om forekomsten af aldring , foreslået af Peter Medawar i 1952 [1] . Denne teori betragter aldring som et biprodukt af naturlig udvælgelse (såvel som f.eks. den evolutionære forklaring på udviklingen af blindhed hos hule- og underjordiske dyr ).
Sandsynligheden for reproduktion af et individ afhænger af hans alder, stigende fra nul ved fødslen og når et højdepunkt hos unge voksne (umiddelbart efter at have nået puberteten ), hvorefter den falder på grund af en stigning i sandsynligheden for død fra eksterne ( rovdyr , sygdomme , ulykker) og interne (aldrende) årsager. Samtidig lever organismer under naturlige forhold meget sjældent til en alder, hvor aldring bliver mærkbar, det vil sige, at dødeligheden næsten udelukkende afhænger af ydre årsager, som aldring har nogen effekt på. Skadelige mutationer i alleler , der opstår i en ung alder, er således udsat for et meget stærkt evolutionært pres , da de har en stærk indflydelse på sandsynligheden for reproduktion. På den anden side vil skadelige mutationer, der optræder sent i livet, i en alder, som størstedelen af befolkningen ikke lever til, opleve et betydeligt mindre evolutionært pres, fordi deres bærere allerede har videregivet deres gener til næste generation, og reduktionen i antal arvinger på grund af disse mutationer lidt.
Mutationer kan påvirke en organismes succes både direkte og indirekte. For eksempel er en hypotetisk mutation, der øger risikoen for brud på grund af nedsat calciumfiksering , mindre skadelig end en mutation, der påvirker æg i livmoderen . Fra evolutionens synspunkt er det lige meget, hvorfor en organismes evne til at reproducere er reduceret. Det er vigtigt, at individer, der bærer en skadelig mutation, er mindre tilbøjelige til at reproducere sig, hvis den skadelige virkning af denne mutation opstår tidligere i livet. For eksempel lever mennesker, der lider af progeria (en genetisk sygdom med symptomer på for tidlig aldring), kun 15-20 år og kan praktisk talt ikke videregive deres mutante gener til næste generation (i betragtning af at mutationen er dominerende ). Under sådanne forhold opstår progeria kun som følge af nye mutationer og ikke fra forældrenes gener. I modsætning hertil har mennesker med en anden genetisk sygdom, Alzheimers sygdom , som viser sig sent, tid til at forlade afkom, før den viser sig. Sygdommen overføres således til nye generationer og er tilfældig. Med andre ord giver teorien om mutationsakkumulering mulighed for en stigning med alderen i hyppigheden af genetiske mutationer, der forbliver i genpuljen .
Mutationsakkumulationsteori gør det muligt for forskere at lave flere testbare forudsigelser. Især giver denne teori, at afhængigheden af den maksimale levetid for afkomspopulationen af den maksimale levetid for den moderlige organisme ikke bør være lineær, som det observeres for næsten enhver anden kvantitativ egenskab, som arvelighed viser (for eksempel kropshøjde). Dette betyder, at dette forhold skal have en usædvanlig ikke-lineær form, med stigende hældning for afkoms levetid versus moderens levetid blandt længerelevende forældre. Denne forudsigelse følger direkte af teoriens nøgleudsagn om, at ligevægtsfrekvensen af gener, hvor en skadelig mutation er mulig, bør stige med alderen på grund af svagt evolutionært pres mod disse mutationer (ligevægtsgenfrekvens betyder den tidsuafhængige genfrekvens, der bestemmer balancen mellem forekomst af mutationer og evolutionært pres mod dem) [2] .
Ifølge teorien om akkumulering af mutationer forventes en stigning i genetiske ændringer i maksimal forventet levetid med alderen. I en heterogen population svarer den samme ændring i fænotype til et stort antal ændringer i genotypen . Den forudsagte stigning i additiv genetisk variation kan påvises ved at studere forholdet mellem genetiske ændringer under betingelse af lignende fænotypiske ændringer. Dette forhold, den såkaldte arvelighed for lang levetid i snæver forstand, kan estimeres til det dobbelte af regressionslinjens hældning i forhold til levetiden for afkommet fra moderens levetid. Derfor, hvis alder ved døden faktisk bestemmes af akkumulering af skadelige langsomt virkende mutationer, forventes denne hældning at blive stejlere med stigende moderens alder ved død. Denne forudsigelse er blevet bekræftet ved analyse af genealogiske data om arvelighed i europæiske konge- og adelige familier, som er meget veldokumenterede. Det blev fundet, at hældningen af den efterkommer-regressionslinje faktisk stiger med forfædrenes maksimale alder, som forudsagt af mutationsakkumulationsteorien. Lignende resultater blev opnået ved hjælp af undersøgelser af andre modelorganismer , for eksempel frugtfluen Drosophila melanogaster [3]
I dag er teorien om akkumulering af mutationer imidlertid ikke blevet bekræftet på eksemplet med specifikke gener og er fortsat en hypotese, der kræver yderligere bekræftelse.
| evolutionær biologi | |
|---|---|
| evolutionære processer | |
| Evolutionsfaktorer | |
| Befolkningsgenetik | |
| Livets oprindelse | |
| Historiske begreber | |
| Moderne teorier | |
| Udvikling af taxa | |