Fenoptos

Phenoptosis (från pheno : visa eller demonstrera; ptosis : programmerad död, "falla av") är en föreställning om den självprogrammerade döden av en organism som föreslagits av Vladimir Skulachev 1999. Hos många arter, inklusive lax och pungdjursmöss, under vissa omständigheter, särskilt efter reproduktion, kommer en organisms gener att få organismen att snabbt degenerera och dö ut. Nyligen har detta kallats "snabb fenoptos" eftersom åldrande undersöks som "långsam fenoptos". Fenoptos är ett vanligt drag hos levande arter , vars konsekvenser för människor fortfarande undersöks. Konceptet med programmerad celldöd användes tidigare, av Lockshin & Williams 1964 i relation till insektsvävnadsutveckling , cirka åtta år innan "apoptos" myntades. Termen 'fenoptos' är en nybildning som förknippas med Skulachevs förslag.

Evolutionär betydelse

I flercelliga organismer demonteras och återvinns utslitna och ineffektiva celler för hela organismens bästa i en process som kallas apoptos . Man tror att fenoptos är en evolutionär mekanism som tar bort de skadade, åldrade, smittsamma eller de som direkt konkurrerar med sin egen avkomma för artens bästa. Särskilda omständigheter måste finnas för att "fenoptos"-strategin ska vara en evolutionärt stabil strategi (ESS), än mindre den enda ESS. Exempel på "fenoptos" som ges nedan är verkligen exempel på semelpary - en livshistoria med en enda reproduktion följt av död, som inte utvecklas "för artens bästa" utan som ESS under förhållanden med hög dödlighet från vuxna till unga förhållande. Elimineringen av delar som är skadliga för organismen eller individer som är skadliga för arten har ansetts vara "biologins samurajlag" - det är bättre att dö än att ha fel. Stressinducerad, akut eller snabb fenoptos är den snabba försämringen av en organism som induceras av en livshändelse som avel. Eliminering av föräldern ger utrymme för vältränade avkommor. Som art har detta varit fördelaktigt särskilt för arter som dör omedelbart efter lek. Åldersinducerad, mjuk eller långsam fenoptos är en organisms långsamma försämring och död på grund av ackumulerade påfrestningar under långa tidsperioder. Kort sagt har det föreslagits att åldrande, hjärtsjukdomar, cancer och andra åldersrelaterade sjukdomar är medel för fenoptos. "Död orsakad av åldrande rensar befolkningen från förfäder och frigör utrymme för avkommor med nya användbara egenskaper." Det har också föreslagits att ålder ger en selektiv fördel för hjärnor framför muskel. Ett exempel från VP Skulachev visar att av två harar, en snabbare och en smartare, kan den snabbare haren ha en selektiv fördel i ungdomen, men när åldrande inträffar och musklerna försämras är det den smartare haren som nu har den selektiva fördelen.

Exempel i naturen

E. coli – programmerad död initieras av infektion av fager . Detta förhindrar ytterligare spridning av fag till den återstående populationen.
Saccharomyces cerevisiae – Under stress producerar jästmitokondrierna reaktiva syrearter ROS, vilket leder till förlust av membranpotential i mitokondrierna och cellens död.
Amöba Dictyostelium – Under stress bildar amöbor flercelliga fruktkroppar . De bättre näringscellerna differentierar till sporer. De mindre friska cellerna differentierar sig till stjälkarna på fruktkroppen. Efter mognad av sporerna genomgår stjälkcellerna fenoptos.
Nematod Caenorhabditis elegans – Under normala förhållanden visar Caenorhabditis elegans en normal åldrande livscykel. Men om det finns ökad stress efter aveln genomgår de fenoptos, som i jäst, inducerad av mitokondrierna.
Mayfly – Vuxna majflugor har ingen fungerande mun och dör av undernäring.
Kvalster Adactylidium – Den ursprungliga födokällan för Adactylidium kvalsterlarver är kroppsvävnaderna hos deras mamma som resulterar i hennes död .
Bläckfisk – Vissa bläckfiskhanar dör direkt efter parning. Detta ger en riklig matkälla för de rovdjur som skulle rovdjur på äggen.
Pungdjursmöss – Hanar dör två veckor efter att de har reproducerat sig från ett överflöd av sina egna feromoner .
Lax – dör strax efter leken .
Septisk chock – Allvarlig infektion av patogener leder ofta till dödsfall genom sepsis . Sepsis är dock inte ett resultat av toxiner som aktiveras av patogenen, utan styrs av organismen själv. I likhet med fenoptos av E. coli , har detta föreslagits vara ett sätt att separera farligt infekterade individer från friska.

Föreslagna mekanismer

Mitokondriell ROS – Produktionen av ROS av mitokondrierna. Detta orsakar oxidativ skada på mitokondriernas inre avdelning och förstörelse av mitokondrierna .

Clk1-genen - genen som tros vara ansvarig för åldrande på grund av mitokondriell ROS.

EF2 kinas – Blockerar fosforylering av förlängningsfaktor 2 och blockerar därmed proteinsyntesen.

Glukokortikoidreglering – En vanlig väg för fenoptos är nedbrytning av glukokortikoidreglering och hämning, vilket leder till ett massivt överskott av dessa kortikosteroider i kroppen.

Andra exempel

Robert Sapolsky diskuterar fenoptos i sin bok Why Zebras Don't Get Ulcers , 3:e upplagan, sid. 245-247. Han säger att:

Om du fångar lax direkt efter att de leker ... du upptäcker att de har enorma binjurar , magsår och njurskador , deras immunsystem har kollapsat ... [ och de] har otroligt höga glukokortikoidkoncentrationer i blodet. När laxen leker bryts regleringen av deras glukokortokoidutsöndring... Men är glukokortikoidöverskottet verkligen ansvarigt för deras död? Japp. Ta en lax direkt efter leken, ta bort binjurarna och den kommer att leva i ett år efteråt.

Det bisarra är att den här sekvensen... inte bara förekommer hos fem arter av lax, utan även bland ett dussin arter av australiska pungdjursmöss ... Stillahavslaxen och pungdjursmössen är inte nära släktingar. Åtminstone två gånger i evolutionens historia, helt oberoende, har två väldigt olika uppsättningar arter kommit på samma trick: om du vill degenerera väldigt snabbt, utsöndra massor av glukokortikoider .

Se även