Pleiotropia are importanță pentru teoria evoluției. S-a afirmat adesea că unele caracteristici ereditare ale animalelor nu sunt produsul adaptării prin selecție naturală. O mare parte dintre acestea pot fi explicate prin pleiotropism. O selecție puternică pentru unul sau două aspecte ale funcției genetice va aduce automat și alte trăsături pleiotropice. Aceste alte trăsături, deși moștenite, pot fi neutre sau chiar ușor dăunătoare din punct de vedere al selecției.
Pleiotropia antagonistă se referă la expresia unei gene care are ca rezultat multiple efecte concurente, unele benefice, dar altele dăunătoare pentru organism. Sunt posibile trei circumstanțe:
1. În același timp, o genă poate cauza trăsături dăunătoare care sunt contrabalansate de valoarea de supraviețuire a trăsăturilor pozitive.
2. O genă poate crește fitness-ul în organismul tânăr, fertil, dar poate contribui la scăderea fitness-ului mai târziu în viață. Contribuția la reproducere în etapele mai tinere ale vieții va asigura răspândirea unei astfel de gene.
3. O genă poate crește fitness-ul în anumite habitate, dar nu și în altele. Supraviețuirea sa în populație este atunci echilibrată. Un exemplu este o genă bacteriană care îmbunătățește utilizarea glucozei în detrimentul capacității de a utiliza alte surse de energie (cum ar fi lactoza). Acest lucru are efecte pozitive atunci când există glucoză din abundență, dar poate fi letal dacă lactoza este singura sursă de hrană disponibilă.
