Alasti Molirotta Kertoo Sinulle Ihmisen Ikääntymisen Ja Kuoleman Syyt - Vaihtoehtoinen Näkymä

Sisällysluettelo:

Alasti Molirotta Kertoo Sinulle Ihmisen Ikääntymisen Ja Kuoleman Syyt - Vaihtoehtoinen Näkymä
Alasti Molirotta Kertoo Sinulle Ihmisen Ikääntymisen Ja Kuoleman Syyt - Vaihtoehtoinen Näkymä

Video: Alasti Molirotta Kertoo Sinulle Ihmisen Ikääntymisen Ja Kuoleman Syyt - Vaihtoehtoinen Näkymä

Video: Alasti Molirotta Kertoo Sinulle Ihmisen Ikääntymisen Ja Kuoleman Syyt - Vaihtoehtoinen Näkymä
Video: Tilannekatsaus koronavirustilanteesta 10.12.2020 2024, Maaliskuu
Anonim

Ikäämme syystä, mutta erityisen biologisen ohjelman tuloksena. Mutta maailmassa on afrikkalainen alasti moolirotta, hiiren kaltainen eläin, joka ei kykene vanhenemaan.

Tutkijat ovat selvittäneet miksi ihmiset ikääntyvät, mutta kaivukoneet eivät.

Tässä on mitä Jared Sluyter kirjoittaa siitä:

Erillisen yksilön, biologisen lajin erillisen yksilön elämä on erittäin arvokas asia, mutta on asioita, jotka ovat vielä tärkeämpiä. Nimittäin itse näkymä. Se on itse asiassa koko geenien sarja (tätä kutsutaan genomiksi), joka sisältyy jokaiseen tämän lajin yksilöön ja itse asiassa määrää, mikä se on.

On oikeampaa, että kaikkia eläviä olentoja pidetään pelkästään väliaikaisena säiliönä geeneille, jotka he ovat saaneet vanhemmiltaan ja välittäneet lapsilleen. Ensimmäistä kertaa selkeässä muodossa tällaisen ajatuksen muotoili todennäköisesti Richard Dawkins kuuluisassa kirjassaan "Itsekäs geeni".

Genomin ja sen väliaikaisen kantajan (elävän olennon) edut ovat yleensä samat. Mutta joskus ei. Ja sitten tulee heti selväksi, kuka on pomo - tietysti genomi.

Jos lajin genomi on vaarassa tai lajin tarvitsee vain kehittyä, kantaja voidaan uhrata turvallisesti - seuraavat sukupolvet "synnyttävät uuden".

Mainosvideo:

Image
Image

Tämän seurauksena olen varma, että useimpien (ellei kaikkien) elävien olentojen genomit sisältävät erityisiä haitallisia ohjelmia. Josta olennoilla itsellään ei ole mitään hyvää, mutta jotka ovat välttämättömiä lajien kehitykselle. Ensinnäkin kuolemanohjelmat, jotka varmistavat sukupolvien vaihdon ja siten evoluution. Ja joskus ne järjestetään "nopealla" tavalla - esimerkiksi yksivuotisissa kasveissa, jotka kuolevat, tappavat omien siementensä kypsymisen jälkeen, ja joskus - "hitaalla" tavalla. Ja pahin hidas itsemurhaohjelma on ikääntymisohjelma. Mikä tekee monista lajeista, mukaan lukien sinä ja minä,”huonontumaan” iän myötä ja viime kädessä kuolemaan.

Se, että ikääntymme syystä, mutta erityisen biologisen ohjelman toiminnan seurauksena, ei ole itsestään selvä asia, ja se vaatii todisteita. Yritin rakentaa sen "ristiriitaisesti", osoittaen sinulle esimerkin eläimestä, joka sammutti ikääntymisohjelman itselleen. Koska hänen ei enää tarvitse kiihdyttää omaa evoluutioitaan niin paljon - hän on jo hyvä! Tämä, kuten sinä ja minä, on nisäkäs, melko läheinen sukulainen tavalliselle hiirelle - afrikkalaiselle jyrsijälle, alasti mol-rotta! Jos hiiri elää 2–3 vuotta, onnistuu vanhentua kokonaan tänä aikana ja kuolee vanhuuteen, niin moli-rotta elää yli 30 vuotta ja jos hänellä joskus esiintyy joitain ikääntymisen merkkejä, ne eivät yleensä ole tappavia. Suurin osa biologista on yhtä mieltä siitä, että alasti mol-rotta on ikäinen eläin (hyvin,tai tieteellisemmin eläin, jonka ikääntyminen on vähäistä).

Ja nyt meidän sarjassamme on tullut aika vastata pääasialliseen "kaivinkoneita koskevaan kysymykseen": kuinka hän teki sen? Kuinka hän sammutti ikääntymisensä ??!

Pari vuotta sitten minulla ei olisi ollut mitään sanottavaa tästä aiheesta. Mutta vuonna 2017 yhdellä maailman arvostetuimmista tieteellisistä lehdistä, Physiological Reviews, pystyimme julkaisemaan teoreettisen työn, joka selittää paljaan molekyylin rottien ikääntymisen ilmiötä. Vuoden 2017 lopussa julkaistiin venäläinen versio.

Image
Image

Kaikki alkoi, kuten aina, mitokondrioista. Nämä ovat niin pieniä voimalaitoksia, jotka ovat jokaisessa solussa ja joiden kanssa hengitämme. Toivon, että sarjastamme tulee erillinen jakso heistä. Mitokondrioiden tutkimus on akateemikon Vladimir Petrovitš Skulachevin pää erikoisuus. Itse asiassa hänen laboratoriossaan 60-luvun lopulla saatiin selville, kuinka he toimivat. Viimeisen 20 vuoden ajan akateemikko on mitokondrioiden lisäksi ollut kiinnostunut ikääntymisen ongelmista ja tietenkin pyrkinyt titaanisesti kokeilemaan paljaan molekyylin rotan mitokondrioita. Minun on huomattava, että mitokondriat liittyvät erittäin voimakkaasti ikääntymiseen, mutta enemmän seuraavassa sarjassa.

Tutkimus paljaan molekyylin rottien mitokondrioista on kruunattu menestykseen. Berliinin eläintarhan instituutissa tehtiin kokeita mol-rotilla, ja Vladimir Skulachevin työntekijä, kuuluisan biologin Mihail Vysokikhin työntekijä, joka oli erityisesti saapunut Moskovaan tätä varten, onnistui saamaan näytteen molekyylin rottakudoksesta ja mittaamaan tämän kudoksen mitokondrioiden eri parametrit. Niissä ei ollut mitään erityisen mielenkiintoista, paitsi hieman omituinen käyrä, joka osoittaa mitokondrioiden (ne myös hengittävät) hapen imeytymisnopeuden tietyissä olosuhteissa.

Palattuaan Moskovaan, Mihail osoitti tämän käyrän johtajalle, jolle hän myös muistutti jotain, mutta mitä tarkalleen - he eivät voineet muistaa. Joten biologit räjäyttivät aivonsa, kunnes he näyttivät kaavion toiselle kollegalle, solubioenergialaboratorion päällikölle Boris Chernyakille, jonka tiedetään koskaan unohtavan mitään (hyvin, ainakin jos se liittyy mitokondrioihin, hengitykseen ja eläviin soluihin). Hän katsoi ja sanoi heti - täsmälleen sama käyrä voidaan saada rekisteröimällä vastasyntyneiden rottapentujen mitokondrioiden hengitys!

Image
Image

Ja täällä Vladimir Petrovitšilla oli yksi idea. Kaappaaen hänet niin paljon, että hän pakatti hänet ja meni Berliiniin katsomaan henkilökohtaisesti alasti moolirottia.

Mitä hän löysi? Että hän (myyrrotta) on alasti. Ja tiedätkö kuka hän näyttää tämän vuoksi?

Katso valokuva paljasta mole-rotta. Ja lähellä - ei kaivureita. Nämä ovat vastasyntyneitä rottia. Katso kuinka samankaltaiset he ovat? Muutamassa päivässä pennut kasvavat, pukeutuvat turkiksella ja muuttuvat normaaleiksi rotiksi. Ja kaivukoneet eivät ole. Hän pysyy niin koko elämän ja pysyy vastasyntyneenä.

Lisätutkimukset osoittivat, että mol-rotilla on yli 40 merkkiä tällaisesta "vastasyntyneestä" tai "lapsuudesta" verrattuna rotiin. Tässä on joitakin niistä:

- Kevyt verrattuna perheen muihin lajeihin.

- Karvan puute (jyrsijöillä on aina).

- Aurikkeiden puute.

- Rajoitettu kyky ylläpitää jatkuvaa kehon lämpötilaa (kuten vastasyntyneillä nisäkkäillä).

- Korkeat kognitiiviset kyvyt (uteliaisuus).

- Matala kipuherkkyys.

- Neuronien kyky uudistua ja pidentää neuronien elinkaarta.

- Insuliinin kaltaisen kasvutekijän 2 (IGF2) taso ei lasku iän myötä.

- Superoksididismutaasien 1 ja 2 sekä katalaasin pitoisuudet eivät vähene iän myötä.

- Ja myös muutama tusina muuta ulkoista, fysiologista ja biokemiallista merkkiä.

Toisin sanoen osoittautuu, että moli-rotta lopetti yksilöllisen kehityksensä ohjelman vastasyntyneen jyrsijän vaiheessa. Samanlainen ilmiö on kuvattu aiemmin esimerkiksi sammakkoeläimille, ja sitä kutsutaan neotenyksi. Oikeudenmukaisuudessa on todettava, että Vladimir Skulachev ei ollut ensimmäinen kiinnittäen huomiota tosiasiaan, että myyrrotta on neogeeninen eläin. Ennen häntä tämän havaitsivat Richard Alexander vuonna 1991 ja jotkut muut tutkijat. Mutta he eivät ollenkaan yhdistä tätä ilmiötä pitkäikäisyyteen (Aleksanteri ei yksinkertaisesti tiennyt näiden eläinten elinkaaresta).

Image
Image

Juuttunut lapsuuteen

Akateemikko Skulachev muotoili hyvin yksinkertaisen idean: jos moli-rotta pysähtyi kuutiovaiheessa, niin hänen yksilöllisen kehitysohjelmansa ei yksinkertaisesti saavuta pistettä, jolloin on aika aloittaa ikääntyminen. Lapset eivät vanhene! Näin saamme tärkeimmän todisteen: ikääntyminen on osa kehon kehitystä ja elämää koskevaa ohjelmaa. Sama kuin syntymä, kasvu, kypsyminen. Ja jos tämä koko ohjelma lopetetaan, niin myös ikääntyminen!

Näin tapahtui kaivinkoneille. Jos näin tapahtui tavalliselle lajille, se katoaisi hyvin pian, koska ilman ikääntymistä, sen kehitys hidastuisi huomattavasti. Ja kaivaja pelasti hänen eososiaalisuutensa. Elämä "muurahaiskilpailutilassa" osoittautui niin vakaammaksi, että hänellä oli varaa sammuttaa ikääntyminen evoluutiovälineenä.

Ja näyttää siltä, että meille kiinnostavimpien biologisten olentojen lajien - Homo sapiensin - evoluutiossa aivan sama tarina alkoi, mitä tapahtui alasti moolirotin kanssa. Oletko koskaan huomannut, että ihmiset ovat eniten kuin … apina-apinat?

Onko mahdollista pidentää elämää ja pysyä nuorena pitkään? Kaikki on totta, tutkijoiden mukaan, koska yli viidensadan vuoden aikana ihmisten elinajanodote on melkein kolminkertaistunut. Miksi me kuitenkin vanhenemme?

Image
Image

Mitä ikääntyminen?

Ikääntymistä kutsutaan yleensä kehon elintärkeiden toimintojen asteittaisen vähentymisen tai täydellisen sammutumisen biologiseksi prosessiksi. Ikääntymisen takia keho mukautuu huonommin ympäristöön, kyky uudistaa kudoksia heikkenee, saadaan sairauksia ja aineenvaihduntahäiriöitä.

Ikääntymisen ulkoinen seuraus on lihasten roikkuu, ryppyjä ja harmaita hiuksia.

Tietenkin voit tehdä plastiikkakirurgiaa, käyttää meikkejä ja saada hyvän lääkärin, mutta et voi huijata ikää. Sinun on kuitenkin tiedettävä - jokainen ikääntyy eri tavalla, ja tämä on henkilön itsensä ansio. Viidenkymmenenluvulla on miehiä ja naisia, jotka näyttävät upeilta, ja on neljäkymmentävuotiaita, jotka näyttävät olevan "selvästi yli viisikymmentä".

Ikääntymisteoriat ja hypoteesit

Kukaan ei tiedä tarkkaa syytä, miksi ikääntymme, ja siksi syntyy hypoteeseja ja spekulaatioita - enemmän tai vähemmän tieteellisten tietojen tuella. Jokaisella heistä on kannattajia, mutta todennäköisimmät syyt ovat teorioiden yhdistämisessä.

Ensinnäkin, ruumiin vanheneminen johtuu siitä, että jokaisella kehon solulla on oma ohjelma - kuinka ja kuinka monta kertaa jakaa se, korvaamalla "vanhat" uusilla rekrytoinneilla. Keskimäärin jokaisessa solussa nämä korvaukset tapahtuvat noin seitsemänkymmentä kertaa.

Kuinka pian nämä seitsemänkymmentä kertaa esiintyy jokaisessa solussa, riippuu kehosta ja aineenvaihdunnasta, asenteestasi kehoon. Jos et tarkkaile terveyttäsi, älä syö hyvin ja olet alttiina haitallisille ympäristötekijöille, kehon solujen on uudistuttava itsensä useammin, niiden resurssit ehtyvät nopeammin.

Image
Image

Esimerkiksi iho ikääntyy paljon nopeammin usein toistuvasta ja voimakkaasta auringonpoltosta, kun se saa suklaan sävyä, ja varsinkin kun auringonpolttama on voimakasta ja palovammoja.

Toisena syynä ikääntymiseen pidetään solujen itsensä tuhoamista koskevan ohjelman käynnistämistä ympäristöä ja sisäisiä häiriöitä aiheuttavien aktiivisten vaurioiden vuoksi. Vaurioitunut solu on potentiaalisesti vaarallinen keholle hajoamalla tuumoriksi, joten pienimmätkin solujen viat ovat alkamassa "puhdistusjärjestelmän" käynnistämiselle, ja toisinaan tämä suoritetaan erittäin rajuilla toimenpiteillä kaikkien vierekkäisten solujen sieppaamisen ja kudosten tai elinten kokonaisalueiden kuoleman vuoksi.

Tämän periaatteen mukaan maksavaurioita esiintyy liiallisella libatiolla, tupakoinnin yhteydessä keuhkoputkien ja keuhkojen vaurioilla, verisuonien vaurioilla ateroskleroosissa. Samanlainen solukuoleman periaate toimii sydänkohtausten tai aivohalvausten aikana - tämä on elinkelvottomien solujen kuolema.

Image
Image

Voisiko se olla geenejä?

Ikääntymisen geeniteoria on kasvussa tiedemaailmassa nykyään. Se selittäisi paljon - sekä tietyn määrän jakautumisten käynnistämistä että solujen kuolemaa vaurioituneina ja jopa aineenvaihdunnan muutosta ikän myötä.

Jos pystymme eristämään ikääntymisgeenin, voimme nyt yhdistää ja muuttaa geenejä, jotta voimme peruuttaa vanhuuden. Totta, kuoleman lopettaminen uhkaa liiallisen väestön kasvattamisen ja tuhoamisen muutamassa vuodessa. Mutta kukaan ei halua kuolla!

Miksi me vanhenemme?

Ennen kuin geenejä löydetään, ehdotamme pohtimaan syitä, jotka tuovat lähemmän tutustumisen siihen. Suurimman osan niistä luomme itse.

Katso tarkkaan elämääsi - tämä on sarja stressiä, joissa hermosto on liiallinen, ongelmat kotona ja työssä, lapset, joilla on oppitunteja ja mustelmia, rikkoutuneet polvet - kaikki tämä lisää harmaita hiuksiamme. Stressi heikentää immuniteettia ja terveyttä, häiritsee unta - ja krooninen unettomuus lyhentää merkittävästi elinajanodotetta. Siksi, jos haluat elää pitkään, opi rentoutumaan oikein.

Muita ennenaikaisen ikääntymisen syitä ovat vähentynyt fyysinen aktiivisuus ja ylimääräiset kilot. Ne keräävät rasvaa sydämen ja verisuonten alueelle, munuaiset ja suolet kelluvat rasvan kanssa - lisääkö se terveytesi ja pitkiä vuosia? On aika todennäköisesti harkita syömistapojasi, syödä vähemmän, käydä ruokavaliossa, kävellä useammin ja urheilla.

Image
Image

Riippuvuudet, jotka lyhentävät jo jo lyhytaikaista elämäämme, ovat myös savukkeita ja alkoholia, jopa heikkoja. Uskotaan, että yhdestä savukkeesta elämä lyhenee kahdeksan minuuttia lyhyemmäksi. Laske, kuinka paljon aikaa elämästäsi olet jo pannut savua? Ja ottamalla useamman kuin yhden lasillisen kuivaa viiniä päivässä on vähennetty 24 tuntia elämästäsi ja vähennettynä tuhatta maksasolua, onko terveyden epäilyttävä ilo sen arvoinen?

Toinen kehon "tappaja" on … sokeri, tämä suloinen kiteinen jauhe on yhtä haitallista kuin savukkeet. Kulutamme loppujen lopuksi sitä paljon enemmän kuin fysiologisesti vaaditaan. Sinun ei pitäisi kuitenkaan korvata sitä makeutusaineilla - ne ovat vielä haitallisempia.

Tietysti myös auringonsäteily, ultraviolettisäteet, saastunut ilma ja siinä olevat raskasmetallit ja vesi vaikuttavat kuitenkin kaikki tämä vaikutus on merkityksetön verrattuna omiin kehomme "kokeisiin". Sinun on ajateltava sitä - suurin osa ikääntymisen syistä riippuu pääasiassa meistä.

Image
Image

Toisinaan on ihmisiä, joille tavallisia lakeja ja määräyksiä ei sovelleta - he voivat tehdä ilman unta, eivät saa tartunnan vaarallisista infektioista kaikkein kauheimpien epidemioiden aikana. Kuitenkaan ei ole henkilöä, joka ei olisi ikääntymisen kohteena. Kaikki elävät asiat vanhenevat, tuhoutuvat ja menehtyvät. Ja jopa eloton luonto: rakennukset, kivet, sillat ja tiet - myös vähitellen rappeutuvat ja vaipuneet rappeutumiseen. Ikääntyminen on tietysti tietty pakollinen prosessi, yhteinen elävälle ja elottomalle luonteelle.

Vuonna 1865 saksalainen fyysikko R. Clausis valaisi ensimmäistä kertaa tämän ilmiön taustalla olevat syyt. Hän posuloi, että kaikki luonnossa tapahtuvat prosessit etenevät epäsymmetrisesti, yksisuuntaisesti. Tuhoaminen tapahtuu itsestään, ja luominen vaatii energiankulutusta. Tämän vuoksi entropia kasvaa jatkuvasti maailmassa - energian heikkeneminen ja kaaos lisääntyvät. Tätä luonnontieteen peruslakia kutsutaan myös termodynamiikan toiseksi lakee. Hänen mukaansa minkä tahansa rakenteen luomiseen ja olemassaoloon tarvitaan energian virtausta ulkopuolelta, koska energialla itsellään on taipumus hajota avaruudessa (tämä prosessi on todennäköisempi kuin tilattujen rakenteiden luominen). Elävät organismit kuuluvat avoimiin termodynaamisiin järjestelmiin: kasvit absorboivat aurinkoenergiaa ja muuttavat sen orgaanisiksi ja epäorgaanisiksi yhdisteiksi,eläinorganismit hajoavat nämä yhdisteet ja toimittavat siten itselleen energiaa. Samaan aikaan elävät olennot ovat termodynaamisessa tasapainossa ympäristön kanssa, asteittain antavat tai hävittävät energiaa toimittaen entropiaa maailman avaruusalueelle.

Kävi kuitenkin ilmi, että termodynamiikan toinen laki ei täysin tyhjentä elävien organismien olemassaoloa. Niiden kehitysmallit selitetään termodynamiikan kolmannella lailla, jonka perustelee erinomainen belgialainen tiedemies I. Prigozhin, joka on Venäjän kotoisin: avoimen järjestelmän absorboima ylimäärä vapaata energiaa voi johtaa järjestelmän itsensä monimutkaistumiseen. Siellä on tietty monimutkaisuus, jonka alapuolella järjestelmä ei voi toistaa omaa tyyppiään.

Elävät organismit vastustavat tietyssä mielessä entropian ja kaaoksen kasvua maailmankaikkeudessa muodostaen yhä monimutkaisempia rakenteita ja keräämällä tietoa. Tämä prosessi on päinvastainen vanhenemisprosessille. Tällainen taistelu entropian kanssa on mahdollista, johtuen ajattomasta geneettisestä ohjelmasta, joka toistuvasti kirjoitetaan uudelleen ja siirretään tuleville sukupolville. Elävää organismia voidaan verrata kirjaan, jota uusitaan jatkuvasti. Paperi, jolle kirja on kirjoitettu, voi kulua ja huonontua, mutta sen sisältö on ikuinen.

Image
Image

Kuolemattomat bakteerit

Kun puhuimme siitä, että kaikki elävät asiat ikääntyvät, teimme epätarkkuuden: on tilanteita, joihin tätä sääntöä ei sovelleta. Mitä tapahtuu esimerkiksi silloin, kun elävä solu tai bakteereja jakautuu puoleen lisääntymisen aikana? Se synnyttää kaksi muuta solua, jotka puolestaan jakautuvat uudelleen, ja niin edelleen ad infinitum. Sellaisella solulla, joka antoi kaiken muun, ei ollut aikaa ikääntyä, itse asiassa se pysyi kuolemattomana. Kysymys yksisoluisten organismien ikääntymisestä ja jatkuvasti jakautuvista soluista, kuten lisääntymis- tai kasvainsoluista, on edelleen avoin. A. Weismann loi 1800-luvun lopulla teorian, joka postuloi bakteerien kuolemattomuutta ja ikääntymisen puuttumista niistä. monet tutkijat ovat sitä mieltä tänään, kun taas toiset kyseenalaistavat sen. Molemmille on riittävästi todisteita.

Entä monisoluiset organismit? Loppujen lopuksi suurin osa soluista ei voi jatkuvasti jakaa, heidän on suoritettava joitain muita tehtäviä - tarjota liikkuminen, ravitsemus, sisäisten prosessien säätely. Tämä ristiriita solujen erikoistumistarpeen ja niiden kuolemattomuuden säilyttämisen välillä on ratkaistu luonnossa jakamalla solut kahteen tyyppiin. Somaattiset solut tukevat elimistön elintärkeitä prosesseja, ja itusolut jakautuvat, mikä varmistaa suvun jatkumisen. Somaattiset solut ikääntyvät ja kuolevat, kun taas seksisolut ovat käytännössä ikuisia. Valtavien ja monimutkaisten monisoluisten organismien, jotka sisältävät biljoonia somaattisia soluja, olemassaolon tarkoituksena on pääasiassa sukusolujen kuolemattomuuden varmistaminen.

Kuinka somaattiset solut vanhentuvat? Amerikkalainen tutkija L. Hayflick totesi, että on olemassa mekanismeja, jotka rajoittavat jakautumista: keskimäärin kukin somaattinen solu kykenee korkeintaan 50 jakoon, ja sitten se vanhenee ja kuolee. Koko organismin asteittainen vanheneminen johtuu siitä, että kaikki sen somaattiset solut ovat käyttäneet heille osoitetun jakautumisen määrän. Tämän jälkeen solut ikääntyvät, hajoavat ja kuolevat.

Jos somaattiset solut rikkovat tätä lakia, ne jakautuvat jatkuvasti toistaen uudet kopiot monta kertaa. Tämä ei johda mihinkään hyvään - kun kasvain ilmestyy kehossa näin. Soluista tulee "kuolemattomia", mutta tämä kuvitteellinen kuolemattomuus ostetaan lopulta koko organismin kuoleman kustannuksella.

Hiirestä norsuun

Ikääntymisongelma liittyy suoraan kysymykseen erilaisesta elinajanodosta eri organismeissa. Saksalainen fysiologi M. Rubner vuonna 1908 kiinnitti ensimmäisenä tutkijoiden huomion tosiasiaan, että suuret nisäkkäät elävät pidempään kuin pienet. Esimerkiksi hiiri elää 3,5 vuotta, koira - 20 vuotta, hevonen - 46, norsu - 70. Rubner selitti tämän erilaisilla metabolianopeuksilla.

Eri nisäkkäiden energian kokonaiskulutus elämän aikana on suunnilleen sama - 200 kcal / 1 gramma massaa. Rubnerin mukaan kukin laji kykenee käsittelemään vain tietyn määrän energiaa - tyhjennettyään se kuolee. Metabolinen nopeus ja kokonaishapenkulutus riippuvat eläimen koosta ja kehon pinta-alasta. Massa kasvaa suhteessa kehon lineaarisiin mittoihin, jotka otetaan kuutioon, ja pinta-alaan, neliöön nähden. Elefantti tarvitsee paljon vähemmän energiaa kehon lämpötilan ylläpitämiseen kuin yhtä suuri määrä hiiriä painon mukaan - kaikkien näiden hiirten kokonaispinta on huomattavasti suurempi kuin norsun. Siksi elefantti voi "varaa" paljon hitaamman metabolianopeuden kuin hiiri. Hiiren korkeat energiamenot johtavat siihen, että se kuluttaa sille varatut energiavarat nopeammin,kuin norsu, ja sen elinikä on paljon lyhyempi.

Image
Image

Siten eläimen metabolisen nopeuden ja elämän keston välillä on käänteinen suhde. Alhainen ruumiinpaino ja korkea aineenvaihdunta johtavat lyhyeen käyttöikään. Tätä kuviota kutsuttiin Rubnerin pintaenergian säännöksi.

Huolimatta Rubnerin löytämästä vakuuttavasta yksinkertaisuudesta, monet tutkijat eivät olleet samaa mieltä hänen kanssaan. He epäilivät, että sääntö selittää kaikkien elävien organismien ikääntymisen syyt - siihen on monia poikkeuksia. Esimerkiksi henkilö ei noudata tätä lakia: hänen kokonaisenergiankulutuksensa ovat erittäin suuret ja hänen elinajanodotteensa on neljä kertaa pidempi kuin tällaisen vaihdon aikana pitäisi olla. Mikä syy tähän on? Syy on selvinnyt vasta äskettäin.

Happia on käsiteltävä varoen

On toinenkin tekijä, joka määrää eliniän - tämä on hapen osapaine. Hapen pitoisuus ilmassa on 20,8 prosenttia. Tämän luvun pienentäminen tai lisääminen on mahdollista vain kapeissa rajoissa, muuten elävät organismit kuolevat. On hyvin tiedossa, että hapen puute on kohtalokasta eläville. Mutta harvat ovat tietoisia sen liiallisuuden vaarasta. Puhdas happi tappaa laboratorioeläimet muutamassa päivässä, ja paineessa 2 - 5 ilmakehän tämä aika lyhenee tunteihin ja minuutteihin. Joten tämä kaasu ei ole vain välttämätöntä elämälle, se voi olla myös hirvittävä universaali myrkky, joka tappaa kaikki elävät asiat. Monet tutkijat uskovat, että maapallon ilmapiiri kehitysvaiheen varhaisessa vaiheessa ei sisältänyt happea, ja juuri tämä seikka auttoi syntymään planeetallemme. Asiantuntijoiden karkeiden arvioiden mukaanMaapallon happirikas ilmapiiri muodostui noin 1,4 miljardia vuotta sitten fotosynteesiin kykenevien primitiivisten organismien elintärkeän toiminnan seurauksena. Ne absorboivat aurinkoenergiaa ja hiilidioksidia ja vapauttivat happea. Heidän olemassaolonsa loi edellytykset muun tyyppisten elävien organismien - niiden, jotka kuluttavat happea hengittämiseen - syntymiseen. Elävien olentojen piti kuitenkin huolehtia tämän aineen myrkyllisyyden neutraloimisesta.tämän aineen myrkyllisyyden neutraloimiseksi.tämän aineen myrkyllisyyden neutraloimiseksi.

Itse happimolekyyli ja sen täydellisen pelkistyksen tuote vedyllä - vedellä - eivät ole myrkyllisiä. Hapen pelkistys etenee kuitenkin siten, että melkein kaikissa prosessin vaiheissa muodostuu soluja vaurioittavia tuotteita: superoksidianionradikaali, vetyperoksidi ja hydroksyyliradikaali. Niitä kutsutaan reaktiivisiksi happilajeiksi. Organismit, jotka käyttävät happea hengitykseen, käyttämällä entsyymejä ja proteiinikatalyyttejä, estävät näiden aineiden tuotannon tai vähentävät niiden haitallisia vaikutuksia soluihin.

Amerikkalaiset biokeemikot J. McCord ja I. Fridovich havaitsivat vuonna 1969, että päärooli tässä suojauksessa on superoksididismutaasi-entsyymillä. Tämä entsyymi muuntaa superoksidianionradikaalit vaarattomammaksi vetyperoksidiksi ja molekyylihapeksi. Muut entsyymit - katalaasi ja peroksidaasit - tuhoavat vetyperoksidin välittömästi.

Reaktiivisten happilajien neutralisointimekanismin löytäminen antoi avaimen muille tutkijoille ymmärtää radiobiologian, onkologian, immunologian ja gerontologian ongelmia. Englantilainen tutkija D. Harman esitti ns. Ikääntymisen vapaiden radikaalien teorian. Hän ehdotti, että ikään liittyvät muutokset soluissa johtuvat vapaiden radikaalien aiheuttamien vaurioiden kertymisestä - molekyylinpalasista, joissa on parittomat elektronit ja siten lisääntynyt kemiallinen aktiivisuus. Tällaisia vapaita radikaaleja voi muodostua soluihin säteilyn, tiettyjen kemiallisten reaktioiden ja lämpötilan muutosten vaikutuksesta. Mutta tärkein vapaiden radikaalien lähde kehossa on happimolekyylin vähentäminen. Siksi voimme sanoa, että ikääntyminen on yleensä seurausta hapen tuhoavasta, myrkyllisestä vaikutuksesta kehoon,joka kasvaa vähitellen iän myötä.

Image
Image

Ikääntymisen biokemia

Kun kävi selväksi, että superoksididismutaasilla on solussa”ikääntymistä estävän entsyymin” rooli, tutkijat ihmettelivät, onko tämän entsyymin aktiivisuus keskeinen syy ikään liittyviin muutoksiin ja eroihin eliniän aikana? Odotettiin, että iän myötä entsyymiaktiivisuus vähenee ja hapen tuhoava vaikutus kasvaa. Kävi kuitenkin ilmi, että superoksididismutaasin aktiivisuus muuttuu useimmissa tapauksissa hyvin vähän iän myötä.

Ikääntymiseen liittyvien muutosten kertyminen soluihin riippuu kahden prosessin suhteesta: vapaiden radikaalien muodostuminen ja niiden neutralointi. Vapaiden radikaalien "tehtaat" ovat pieniä pitkänomaisia kappaleita solun sisällä - mitokondrioissa, sen energia-asemilla. D. Harman kutsui näitä rakenteita solun molekyylikellona: mitä nopeammin radikaalien tuotanto menee niihin, sitä nopeammin kädet kello pyörii ja sitä vähemmän aikaa solun on elää. Lajeissa, joiden elinikä on lyhyt, mitokondriat toimivat erittäin aktiivisesti, radikaaleja muodostuu enemmän ja solurakenteiden vaurioituminen kertyy nopeammin, mikä johtaa sen ennenaikaiseen ikääntymiseen. Esimerkiksi talokärpäsessä mitokondriat tuottavat radikaaleja 24 kertaa voimakkaammin kuin lehmässä. Tutkijat suorittivat kokeen:kotikärpät pidettiin puhtaan hapen ilmakehässä (tämä nopeuttaa merkittävästi ikääntymistä) ja tarkkailtiin mitä tapahtuu mitokondrioille. Suojaus reaktiivisia happilajeja vastaan toimii melko luotettavasti, mutta yksittäiset radikaalit, joilla ei ollut aikaa olla vuorovaikutuksessa antioksidanttientsyymien kanssa, liukuvat jatkuvasti sen läpi. Syynä tähän ongelmaan on ilmeisesti termodynamiikan toinen laki, joka sulkee pois energiaprosessien sataprosenttisen hyötysuhteen. Kun radikaalit ovat muodostuneet soluun, ne vahingoittavat sen sisäisiä rakenteita sekä itse mitokondrioiden kalvoja, mikä lisää vuotoa. Seurauksena on, että reaktiivisia happilajeja on enemmän ja enemmän, ja ne tuhoavat solun vähitellen. Se mitä kutsumme ikääntymiseksi tapahtuu. Suojaus reaktiivisia happilajeja vastaan toimii melko luotettavasti, mutta yksittäiset radikaalit, joilla ei ollut aikaa olla vuorovaikutuksessa antioksidanttientsyymien kanssa, liukuvat jatkuvasti sen läpi. Syynä tähän ongelmaan on ilmeisesti termodynamiikan toinen laki, joka sulkee pois energiaprosessien sataprosenttisen hyötysuhteen. Kun radikaalit ovat muodostuneet soluun, ne vahingoittavat sen sisäisiä rakenteita sekä itse mitokondrioiden kalvoja, mikä lisää vuotoa. Seurauksena on, että reaktiivisia happilajeja on enemmän ja enemmän, ja ne tuhoavat solun vähitellen. Se mitä kutsumme ikääntymiseksi tapahtuu. Suojaus reaktiivisia happilajeja vastaan toimii melko luotettavasti, mutta yksittäiset radikaalit, joilla ei ollut aikaa olla vuorovaikutuksessa antioksidanttientsyymien kanssa, liukuvat jatkuvasti sen läpi. Syynä tähän ongelmaan on ilmeisesti termodynamiikan toinen laki, joka sulkee pois energiaprosessien sataprosenttisen hyötysuhteen. Kun radikaalit ovat muodostuneet soluun, ne vahingoittavat sen sisäisiä rakenteita sekä itse mitokondrioiden kalvoja, mikä lisää vuotoa. Seurauksena on, että reaktiivisia happilajeja on enemmän ja enemmän, ja ne tuhoavat solun vähitellen. Se mitä kutsumme ikääntymiseksi tapahtuu.termodynamiikan toinen laki, joka sulkee pois energiaprosessien sataprosenttisen tehokkuuden. Kun radikaalit ovat muodostuneet soluun, ne vahingoittavat sen sisäisiä rakenteita sekä itse mitokondrioiden kalvoja, mikä lisää vuotoa. Seurauksena on, että reaktiivisia happilajeja on enemmän ja enemmän, ja ne tuhoavat solun vähitellen. Se mitä kutsumme ikääntymiseksi tapahtuu.termodynamiikan toinen laki, joka sulkee pois energiaprosessien sataprosenttisen tehokkuuden. Kun radikaalit ovat muodostuneet soluun, ne vahingoittavat sen sisäisiä rakenteita sekä itse mitokondrioiden kalvoja, mikä lisää vuotoa. Seurauksena on, että reaktiivisia happilajeja on enemmän ja enemmän, ja ne tuhoavat solun vähitellen. Se mitä kutsumme ikääntymiseksi tapahtuu.

Radikaalien "kulkeutumisnopeus" soluun kasvaa myös erilaisissa nisäkkään elimissä organismin ikääntyessä. Solussa muodostuneiden vapaiden radikaalien määrä on ilmeisesti sitä suurempi, mitä korkeampi hapenkulutustaso tai aineenvaihdunnan intensiteetti on. Amerikkalainen gerontologi R. Cutler ja hänen kollegansa osoittivat, että eläinten ja ihmisten elinikä määräytyy superoksididismutaasiaktiivisuuden ja metabolisen nopeuden suhteen perusteella. Kävi selväksi, miksi joillain lajeilla, joilla on paljon energiamenoja, mukaan lukien ihmiset, elinikä ei sovi Rubnerin pinnan energiasääntöön. Superoksididismutaasin korkea aktiivisuus suojaa ihmisiä ja eläimiä, joilla on intensiivinen metabolia, ennenaikaiselta ikääntymiseltä.

Vastauksia kysymyksiin

Uuden ikääntymisteorian avulla oli mahdollista löytää selitys joihinkin tosiasioihin, jotka ovat gerontologien hyvin tiedossa, mutta pysyivät käsittämättöminä. Miksi esimerkiksi eläimet, joilla ruokitaan vähäkalorista, mutta tasapainoista ruokavaliota, elävät pidempään kuin eläimet, joita ruokitaan tarpeeksi? Vastaus oli ilmeinen - koska rajoitettu ravitsemus vähentää aineenvaihdunnan voimakkuutta ja hidastaa vastaavasti vaurioiden kertymistä soluihin. Ikääntymisnopeuden riippuvuus ympäristön lämpötilasta eläimillä, jotka eivät pysty säätelemään kehon lämpötilaa, on myös käynyt selväksi. Korkea lämpötila pitää niiden metabolisen nopeuden korkeana. Joten Drosophilan hedelmäkärpäsi kuoriutuu toukkasta 10 asteen lämpötilassa ja kehittyy aikuiseksi hyönteiseksi, vanhenee ja kuolee 177 päivän kuluessa ja 20 asteen lämpötilassa - 15 päivän kuluessa. Kasteleessa, kun ruumiin lämpötila nousee 15 asteesta 30 asteeseen, hapenkulutus kasvaa 2,5 kertaa. Samaan aikaan superoksididismutaasin aktiivisuus lisääntyy 28 prosentilla, mutta madon elinikä on edelleen lyhentynyt.

Naisten pidempi elinajanodote miehiin verrattuna (keskimäärin 10 vuotta) liittyi alhaisempaan aineenvaihdunnan nopeuteen ihmiskunnan kauniissa puolissa. Vuoristoalueiden pitkäikäisyysilmiö selittyy myös hyvin alhaisella aineenvaihdunnalla ihmisillä, jotka asuvat ohuessa ilmassa: niiden happipitoisuus on pienempi kuin tasangolla.

Kävi ilmi, että saman ihmisen kehon soluilla on myös erilainen ajanjakso: mitä enemmän superoksididismutaasia on soluissa, sitä vähemmän reaktiivisten happilajien aiheuttamat soluvaurioasteet ovat, sitä pidempi solut elävät. Siksi jotkut verisolut elävät esimerkiksi useita tunteja, toiset useita vuosia.

Image
Image

Oli myös mahdollista selittää utelias ilmiö, jonka tutkijat havaitsivat kauan sitten: kehon muutokset luonnollisen ikääntymisen aikana ovat samanlaisia kuin ionisoivan säteilyn vaikutus. Syystä tuli ilmeinen: kun vesi altistuu säteilylle, se hajoaa muodostuessaan reaktiivisia happilajeja, jotka alkavat vaurioittaa soluja.

Kaiken tämän ansiosta voitiin kehittää strategia ikääntymistä estävien aineiden etsimiseksi. Esimerkiksi laboratorioeläinten elämää oli mahdollista pidentää puolitoisella kertaa lisäämällä voimakkaita antioksidantteja heidän ruokavalioonsa. Antioksidanttien, kuten superoksididisutaasin, jotka ovat entsyymejä, tulisi olla erityisen tehokkaita. Superoksididismutaasin lisääminen eläinten kehoon suojasi heitä hapen myrkyllisiltä vaikutuksilta ja pidensi niiden elinaikaa. Tämä antaa toivoa, että antioksidantteja voidaan käyttää taistelussa ihmisen ikääntymistä vastaan. Ehkä jonkin ajan kuluttua vanhemmat ihmiset käyttävät niitä samalla tavalla kuin vitamiineja parantaakseen hyvinvointiaan ja hidastaen ikääntymisprosessia.