Антагонистическая плейотропия
Антагонистическая плейотропия (англ. Antagonistic pleiotropy) — теория, описывающая один из механизмов возникновения старения с эволюционной точки зрения. Строго говоря, термин «антагонистическая плейотропия» означает пример плейотропии, то есть нескольких разных фенотипических эффектов одного гена, при котором этот ген имеет не просто разные, а противоположные эффекты. Однако сегодня этот термин используется для названия идеи или модели, предложенной в 1957 году Дж. Вильямсом[1], также известной под шуточным названием «теория „оплаты потом“». Согласно этой теории, в организме должны существовать плейотропные гены, которые имеют разный эффект на выживание организмов на протяжении разных периодов жизни, то есть полезные в молодом возрасте, когда эффект естественного отбора сильный, и вредные позднее, когда эффект естественного отбора слабый.
Предложенные Вильямсом плейотропные гены должны были объяснить процесс старения. Такие гены поддерживаются в популяции благодаря их позитивному эффекту, вероятнее всего на размножение, в молодом возрасте, несмотря на их негативные эффекты в позднем возрасте, до которого доживает незначительная часть популяции. Эффект этих генов в поздней жизни и будет процессом старения, вне зависимости от того, вызывают ли они старение или только не останавливают процесс повреждений, вызванный другими факторами.
Для иллюстрации, предположим, что существует ген, который увеличивает фиксацию кальция в костях. Такой ген имеет позитивный эффект в молодом возрасте, так как снижает риск переломов, но негативный эффект в пожилом возрасте, из-за увеличения риска остеоартрита в связи с чрезмерной кальцификации суставов. В природных условиях такой ген фактически не имел бы негативного эффекта, так как большинство животных погибло бы задолго до появления негативного влияния. Это не компромисс между позитивным эффектом у молодых индивидуумов и потенциальным негативным у старых: этот негативный эффект становится важным только если животные живут в защищённых условиях, таких как зоопарки или лаборатории.
Теория антагонистической плейотропии объясняет, почему размножение может иметь негативный эффект на долговечность вида, и может даже вызвать смерть, как это происходит у одноплодных организмов. Действительно, какие-либо мутации которые приводят к увеличению размножения, распространяются в будущих поколениях, даже если эти мутации имеют некоторые вредные эффекты в позднейшей жизни. Например, мутации, которые вызывают перепроизводство половых гормонов, увеличивают либидо, усилия размножаться и успех при размножении, и потому сохраняются, несмотря на порождение рака половых органов позже в жизни. Потому идея решения возможного компромисса в пользу размножения непосредственно вытекает из теории антагонистической плейотропии.
Компромисс между размножением и продолжительностью жизни был предусмотрен Вильямсом, согласно нему быстрое развитие индивидуума должно коррелировать с быстрым старением. И хотя конкретные плейотропные гены долго не были обнаружены, этот прогноз был подтверждён в экспериментах с использованием плодовой мушки Drosophila melanogaster. Ограничивая размножение до позднего возраста удалось увеличить и продолжительность жизни. И наоборот, уменьшенная плодовитость наблюдалась среди долгоживущих (с помощью селекции и определённых мутаций) мух, поддерживая идею компромисса между размножением и выживанием.
Аналогичный эффект был обнаружен и среди круглых червей Caenorhabditis elegans, где был идентифицирован ряд долгоживущих мутантов. Когда эти мутанты выращивались вместе с нормальными (дикого типа) в лабораторных условиях, ни одна из популяций не имела конкурентного преимущества, напротив преимущество дикого типа сразу проявлялось во время циклов голодания, которые имитировали природные условия.
Позднее были также найдены несколько конкретных генов, которые имеют предусмотренный теорией эффект. Примерами плейотропных генов можно назвать теломеразу у эукариот и сигма-фактор σ70 у бактерий (E. coli). Хотя известно много генов и у других организмов, которые влияют на продолжительность жизни, других чётких примеров плейотропных генов всё ещё нет[2].
Напишите отзыв о статье "Антагонистическая плейотропия"
Примечания
- ↑ Williams G.C. (1957). «Pleiotropy, natural selection, and the evolution of senescence». Evolution 11: 398-411.
- ↑ Leroi A.M., Barke A., De Benedictics G., Francecshi C., Gartner A., Feder M.E., Kivisild T., Lee S., Kartal-Ozer N., et al. (2005). «What evidence is there for the existence of individual genes with antagonistic pleiotropic effectrs?» (английский). Mech. Ageing Dev. 126: 421-429.
Ссылки
- [medicine.jrank.org/pages/609/Evolution-Aging-Antagonistic-pleiotropy-theory-aging-pay-later-theory.html Evolution of Aging — Antagonistic Pleiotropy Theory Of Aging]
Отрывок, характеризующий Антагонистическая плейотропия
Капрал шел к двери с тем, чтобы, по приказанию начальства, затворить ее. Перед выпуском надо было пересчитать пленных.– Caporal, que fera t on du malade?.. [Капрал, что с больным делать?..] – начал Пьер; но в ту минуту, как он говорил это, он усумнился, тот ли это знакомый его капрал или другой, неизвестный человек: так непохож был на себя капрал в эту минуту. Кроме того, в ту минуту, как Пьер говорил это, с двух сторон вдруг послышался треск барабанов. Капрал нахмурился на слова Пьера и, проговорив бессмысленное ругательство, захлопнул дверь. В балагане стало полутемно; с двух сторон резко трещали барабаны, заглушая стоны больного.
«Вот оно!.. Опять оно!» – сказал себе Пьер, и невольный холод пробежал по его спине. В измененном лице капрала, в звуке его голоса, в возбуждающем и заглушающем треске барабанов Пьер узнал ту таинственную, безучастную силу, которая заставляла людей против своей воли умерщвлять себе подобных, ту силу, действие которой он видел во время казни. Бояться, стараться избегать этой силы, обращаться с просьбами или увещаниями к людям, которые служили орудиями ее, было бесполезно. Это знал теперь Пьер. Надо было ждать и терпеть. Пьер не подошел больше к больному и не оглянулся на него. Он, молча, нахмурившись, стоял у двери балагана.
Когда двери балагана отворились и пленные, как стадо баранов, давя друг друга, затеснились в выходе, Пьер пробился вперед их и подошел к тому самому капитану, который, по уверению капрала, готов был все сделать для Пьера. Капитан тоже был в походной форме, и из холодного лица его смотрело тоже «оно», которое Пьер узнал в словах капрала и в треске барабанов.
– Filez, filez, [Проходите, проходите.] – приговаривал капитан, строго хмурясь и глядя на толпившихся мимо него пленных. Пьер знал, что его попытка будет напрасна, но подошел к нему.
– Eh bien, qu'est ce qu'il y a? [Ну, что еще?] – холодно оглянувшись, как бы не узнав, сказал офицер. Пьер сказал про больного.
– Il pourra marcher, que diable! – сказал капитан. – Filez, filez, [Он пойдет, черт возьми! Проходите, проходите] – продолжал он приговаривать, не глядя на Пьера.
– Mais non, il est a l'agonie… [Да нет же, он умирает…] – начал было Пьер.
– Voulez vous bien?! [Пойди ты к…] – злобно нахмурившись, крикнул капитан.
Драм да да дам, дам, дам, трещали барабаны. И Пьер понял, что таинственная сила уже вполне овладела этими людьми и что теперь говорить еще что нибудь было бесполезно.
Пленных офицеров отделили от солдат и велели им идти впереди. Офицеров, в числе которых был Пьер, было человек тридцать, солдатов человек триста.
Пленные офицеры, выпущенные из других балаганов, были все чужие, были гораздо лучше одеты, чем Пьер, и смотрели на него, в его обуви, с недоверчивостью и отчужденностью. Недалеко от Пьера шел, видимо, пользующийся общим уважением своих товарищей пленных, толстый майор в казанском халате, подпоясанный полотенцем, с пухлым, желтым, сердитым лицом. Он одну руку с кисетом держал за пазухой, другою опирался на чубук. Майор, пыхтя и отдуваясь, ворчал и сердился на всех за то, что ему казалось, что его толкают и что все торопятся, когда торопиться некуда, все чему то удивляются, когда ни в чем ничего нет удивительного. Другой, маленький худой офицер, со всеми заговаривал, делая предположения о том, куда их ведут теперь и как далеко они успеют пройти нынешний день. Чиновник, в валеных сапогах и комиссариатской форме, забегал с разных сторон и высматривал сгоревшую Москву, громко сообщая свои наблюдения о том, что сгорело и какая была та или эта видневшаяся часть Москвы. Третий офицер, польского происхождения по акценту, спорил с комиссариатским чиновником, доказывая ему, что он ошибался в определении кварталов Москвы.
– О чем спорите? – сердито говорил майор. – Николы ли, Власа ли, все одно; видите, все сгорело, ну и конец… Что толкаетесь то, разве дороги мало, – обратился он сердито к шедшему сзади и вовсе не толкавшему его.
– Ай, ай, ай, что наделали! – слышались, однако, то с той, то с другой стороны голоса пленных, оглядывающих пожарища. – И Замоскворечье то, и Зубово, и в Кремле то, смотрите, половины нет… Да я вам говорил, что все Замоскворечье, вон так и есть.
– Ну, знаете, что сгорело, ну о чем же толковать! – говорил майор.
Проходя через Хамовники (один из немногих несгоревших кварталов Москвы) мимо церкви, вся толпа пленных вдруг пожалась к одной стороне, и послышались восклицания ужаса и омерзения.
– Ишь мерзавцы! То то нехристи! Да мертвый, мертвый и есть… Вымазали чем то.
Пьер тоже подвинулся к церкви, у которой было то, что вызывало восклицания, и смутно увидал что то, прислоненное к ограде церкви. Из слов товарищей, видевших лучше его, он узнал, что это что то был труп человека, поставленный стоймя у ограды и вымазанный в лице сажей…
