Ikääntymisen voitto on ihmisen pitkäaikainen unelma. Lukuisista tutkimuksista huolimatta tutkijat eivät kuitenkaan vieläkään ymmärrä täysin, miksi iän myötä kehon toiminnot häiriintyvät vähitellen ja elimet epäonnistuvat. "Lenta.ru" kertoo uudesta työstä, joka selittää ikuisen nuoruuden mahdottomuuden nykyaikaisessa todellisuudessa.
Yksi tärkeimmistä löydöksistä ihmisen ikääntymisen biologiassa tehtiin yli 50 vuotta sitten. Vuonna 1961 Kalifornian yliopiston anatomiaprofessori Leonard Hayflick huomasi, että ihmissolut kuolevat noin 50 jakautumisen jälkeen, ja lähestyttäessä tätä kohtaa niillä on ikääntymisen merkkejä. Tämä ilmiö on liitetty telomeerien lyhentymiseen - kromosomien päihin, jotka suojaavat elintärkeää osaa DNA: ta vaurioilta. Kun telomeerit häviävät kokonaan, solu käynnistää itsetuhoamismekanismin.
Vaikka jotkut ikääntymisen vastaiset aktivistit uskovat edelleen telomeerien lyhentämisen olevan hidas taantuman ja sitä seuraavan kuoleman pääasiallinen syy, tutkijat ovat ehdottaneet muita teorioita. Esimerkiksi mutaatioiden asteittainen kertyminen DNA: han, evoluutio-ohjelmointi tai vapaiden radikaalien vaikutus. Huolimatta siitä, että Hayflickin rajan löytämisestä on kulunut melkein puoli vuosisataa, ei ole vielä täysin ymmärretty, mikä saa elävät organismit ikääntymään.
Gerontologi Brett Augsburger Auburnin yliopistosta Yhdysvalloista on kehittänyt uuden lähestymistavan ikääntymisen syiden selvittämiseksi. Kirjassaan, jonka esipainos julkaistiin bioRxiv.org-arkistossa, hän ehdotti, että avain ongelman ratkaisemiseen voi olla tasapainoton termodynamiikka, joka kuvaa järjestelmiä, jotka eivät ole termodynaamisessa tasapainossa. Tutkijan mukaan elinajanodote riippuu biologisten molekyylien tuhoutumisnopeudesta ja väistämättömästä tiedon menetyksestä. Siitä tulee selväksi, miksi ikääntymisen voittaminen on mahdotonta lähitulevaisuudessa: fyysiset fyysiset lait tekevät kehon kulumisesta väistämättömän.
Uusi lähestymistapa selittää joitain paradokseja, joita esiintyy muissa ikääntymismalleissa, ja paljastaa myös kertakäyttöisen monni-teorian perustavanlaatuiset puutteet, jonka englantilainen biologi Thomas Kirkwood ehdotti vuonna 1977.
Kertakäyttöisen soma-teorian mukaan keholla on oltava tietty määrä energiaa aineenvaihdunnan, lisääntymisen, palautumisen ja muiden toimintojen ylläpitämiseksi. Koska ruoan määrä on aina rajallinen, sinun on tehtävä kompromisseja. Koska uudistumisesta vastaavat mekanismit eivät saa riittävästi energiaa, keho alkaa ikääntyä. Jotkut asiantuntijat uskovat, että rajoittava resurssi on aika, ei energia. Tämän näkökulman mukaan jokaiselle organismille on optimaalinen raskauden kesto, jolloin jälkeläiset ovat elinkelpoisimmat. Se kuitenkin rajoittaa aikaa, joka voidaan käyttää kasvuun ja kehitykseen. Luonnollinen valinta vaikuttaa siis kehitysnopeuteen ja tiineyteen. Raskauden nopeuttaminen rajoittaa aikaavarattu soluvaurioiden korjaamiseen. Tämä puolestaan johtaa virheiden kertymiseen ja elinajanodotteen pienenemiseen verrattuna organismeihin, joilla on pitkä tiineysaika.
Kromosomit telomeereillä
Mainosvideo:
Kuva: Yhdysvaltain energiaministeriön ihmisgenomiohjelma
Termodynamiikan toinen laki viittaa siihen, että mikä tahansa energiamuoto pyrkii menemään vähemmän järjestettyyn tilaan - toisin sanoen hajoamaan avaruudessa. Mikä tahansa epätasapainojärjestelmä, mukaan lukien elävät organismit, muuttaa energiaa tällä tavalla, kunnes saavutetaan tasapainopiste - tässä tapauksessa kuolemantila. Monet olennot pystyvät vastustamaan siirtymistä tasapainotilaan riittävän kauan kehittyä ja lisääntymään. Eri lajien kohdalla tämä aika kestää useista tunneista vuosikymmeniin.
Hayflick-raja, rajoittamalla somaattisten solujen jakautumista
Elävässä organismissa, kaukana termodynaamisen tasapainotilasta, vapaa energia keskittyy suurten biomolekyylien kemiallisiin sidoksiin. Tämä antaa mahdollisuuden edetä erilaisilla prosesseilla proteiinien ja DNA: n irtoamisesta hydrolyysiin, hapettumiseen ja metylaatioon. Auxburger mallinnti järjestelmän, joka osoitti, että biomolekyylien on väistämättä hajoava, mikä johtaa energian haihtumiseen. Lisäksi kaikki kehossa esiintyvät prosessit edistävät tasapainotilan lähestymistä, mukaan lukien sähköimpulssien muodostuminen.
Työn kirjoittaja päätyi siihen tulokseen, että molekyylien palautumismekanismit eivät takaa, että DNA: n sisältämä tieto säilyy yksittäisissä soluissa, joten sen on väistämättä vähentynyt. Tämän seurauksena myös organismin elinvoima heikkenee. Ottaen huomioon, että soluihin vaikuttaa eräänlainen luonnollinen valinta, DNA: n mutaatioiden vuoksi voi syntyä tilanne, kun yksittäiset solut (jakautuvat mitoosin seurauksena) saavat etuja muihin soluihin nähden, mikä ei välttämättä ole hyödyllistä koko henkilölle. Niiden poistaminen voi viivästyttää kielteisiä vaikutuksia, mutta ajan myötä yhä useammat solut ovat viallisia. Siksi, jos keho elää tarpeeksi kauan, se paitsi väistämättä vanhenee, mutta ennemmin tai myöhemmin se iski syöpään.
Alastomilla rotarotuilla, kuten monilla eläimillä, on syöpä.
Kuva: Roman Klementschitz / Wikipedia
Tiettyjen eläinlajien, kuten alastoman moolirotan (Heterocephalus glaber), uskotaan olevan vapaita syöpästä. Tämä mielipide on kuitenkin virheellinen, koska pahanlaatuisen kasvaimen ilmaantuminen vie aikaa. Äskettäin julkaistiin artikkeli, jossa tutkijat kuvasivat ensimmäistä syöpätapausta H.glaberissa.
Pitkäikäisyysgeenien etsiminen on turhaa siinä mielessä, että niiden muokkaaminen geenitekniikan menetelmillä ei pidentä merkittävästi sellaisten monimutkaisten organismien kuin ihminen elämää. Lisäksi tällaiset manipulaatiot voivat olla haitallisia, joten kirjoittaja neuvoo poistumaan lähestymistavasta, jossa keskitytään luomaan yhteyksiä geenien ja tiettyjen ikääntymisen merkkien välille. Parhaimmillaan geenit edustavat epätäydellisiä tekijöitä pitkäikäisyydessä.
Mikä voisi olla tapa voittaa ikääntyminen? Hyvin monimutkainen ja nykyaikaisen biotekniikan mahdollisuuksien ulkopuolella. Koska ikäprosessit ovat seurausta perustavanlaatuisista laeista, ikääntymisen syiden poistaminen on edelleen epärealistista. Tehokas lähestymistapa tässä tapauksessa voi olla DNA-kirjastojen luominen, jotka tallentavat tietoa koskemattomista geeneistä. Niiden perusteella nuoret kantasolut voidaan syntetisoida siirrettäviksi vanhaan organismiin. Auxburgerin mukaan tällaiset menetelmät ovat tehokkaampia kuin nykyiset.
Alexander Enikeev