Перевести на Переведено сервисом «Яндекс.Перевод»

Теория антагонистической плейотропии

База данных
Теория антагонистической плейотропии

Автор:

Дж. Вильямс

История

Теория была сформулирована в 1957 г. и по своей сути близка к теории накопления мутаций.

Пример

Антагонистически плейотротропными являются гены, задействованные в инсулиновом сигналинге, синтезе и рецепции липофильных гормонов. Эти гены выполняют двоякую функцию: стимулируя рост и размножение, они подавляют стрессоустойчивость, в результате ускоряя старение.

Описание теории

Согласно этой теории, старение обусловливается генами, которые увеличивают выживаемость или репродукцию организма на ранних этапах жизненного цикла, но при этом снижают их на поздних этапах. 

Эффект двойственной роли таких генов получил название «антагонистической плейотропии». Антагонистически плейотропные гены сохраняются в популяциях естественным отбором, поскольку преимущества их ранней пользы перевешивают поздний ущерб.

Теория антагонистической плейотропии получила яркие подтверждения в современных молекулярно-генетических исследованиях. Было выявлено множество антагонистически плейотропных генов. Одним из них является ген р53, который одновременно является и супрессором опухолей, и геном клеточного старения.

Теория Дж. Вильямса предсказывает, что быстрое развитие индивидуума будет коррелировать с быстрым старением: чем скорее будет достигнуто половое созревание, тем раньше начнется старение. Эта теория делает еще одно предсказание: отбор на увеличение продолжительности жизни ведет к снижению ранней плодовитости.

Дополнения

Теория антагонистической плейотропии близка к теории накопления мутаций. Главным различием этих теорий является то, что в теории накопления мутаций гены с негативными эффектами в старости пассивно кумулируются от одного поколения к другому, тогда как при антагонистической плейотропии эти гены активно поддерживаются в популяции посредством естественного отбора. Тем не менее, эти теории не являются взаимоисключающими. Оба эволюционных механизма могут иметь место одновременно. 

Критика

Наличие репродуктивного естественного отбора в пожилом возрасте. Несмотря на ослабление естественного отбора в пожилом возрасте, тем не менее эволюция только в некоторых случаях будет способствовать отбору генов, важных для репродукции в раннем возрасте. Например, постоянно меняющаяся агрессивная внешняя среда будет способствовать антагонистической плейотропии, в то время как например в современном обществе, в стабильном обществе в отсутствии резких изменений и агрессивной внешней среды, есть тенденция оставлять потомство в более позднем возрасте. В таком случае будут отбираться гены, которые способствуют здоровому долголетию и увеличению репродуктивного возраста.

Большая вариативность в продолжительности жизни у родственных организмов. Таким образом, наличие одинаковых или очень близких друг другу генов не мешает различиям в продолжительности жизни одинаковых организмов.

Вывод:

Теория позволила Дж. Вильямсу спрогнозировать обратную взаимосвязь между продолжительностью жизни и репродуктивной способностью.
Теория работает, но есть необходимость ее дополнения другими теориями.

Публикации:

  • Williams GC: Pleiotropy, natural selection, and the evolution of senescence. Evolution 1957;11:398–411.
  • Zahavi A: Mate selection: a selection for a handicap. J Theor Biol 1975;53:205–214.
  • Krtolica A, Parrinello S, Lockett S, Desprez PY, Campisi J: Senescent fibroblasts promote epithelial cell growth and tumorigenesis: a link between cancer and aging. Proc Natl Acad Sci USA 2001;98:12072–12077.
  • Cutler RG, Semsei I: Development, cancer and aging: possible common mechanisms of action and regulation. J Gerontol 1989;44: 25–34.
  • Economos AC, Lints FA: Developmental temperature and life-span in Drosophilamelanogaster. 1. Constant developmental temperature: evidence for physiological adaptation in a wide temperature-range. Gerontology 1986;32:18–27.