Seier over aldring er en langvarig menneskelig drøm. Imidlertid forstår forskere til tross for mange studier fortsatt ikke helt hvorfor kroppens funksjoner gradvis forstyrres med alderen, og organer svikter. "Lenta.ru" snakker om en ny jobb som forklarer umuligheten av evig ungdom i moderne virkelighet.
En av de viktigste oppdagelsene i biologien om menneskelig aldring ble gjort for over 50 år siden. I 1961 oppdaget anatomiprofessor ved University of California, Leonard Hayflick, at menneskelige celler dør etter rundt 50 divisjoner, og når de nærmer seg dette punktet, viser de tegn på aldring. Dette fenomenet har vært assosiert med forkortelse av telomerer - endene på kromosomer som beskytter en viktig del av DNA mot skade. Når telomerer forsvinner helt, starter cellen en selvdestruksjonsmekanisme.
Selv om forkortelse av telomere fremdeles av noen anti-aldringsaktivister antas å være hovedårsaken til langsom tilbakegang og påfølgende død, har forskere foreslått andre teorier. For eksempel den gradvise akkumuleringen av mutasjoner i DNA, evolusjonær programmering eller påvirkning av frie radikaler. Til tross for at nesten et halvt århundre har gått siden oppdagelsen av Hayflick-grensen, er det fremdeles ingen full forståelse av hva som får levende organismer til å eldes.
Gerontolog Brett Augsburger fra Auburn University i USA har utviklet en ny tilnærming for å belyse årsakene til aldring. I sin artikkel, hvor fortrykket ble publisert i bioRxiv.org-depotet, foreslo han at nøkkelen til å løse problemet kan være ikke-likevektig termodynamikk, som beskriver systemer som ikke er i termodynamisk likevekt. Ifølge forskeren avhenger forventet levealder av ødeleggelsesgraden av biologiske molekyler og det uunngåelige tapet av informasjon. Det blir klart hvorfor seier over aldring er umulig i nær fremtid: grunnleggende fysiske lover gjør slitasje på kroppen uunngåelig.
Den nye tilnærmingen forklarer noen av paradoksene som oppstår i andre aldringsmodeller, samt avslører de grunnleggende feilene i teorien om disponibel soma, som ble foreslått i 1977 av den engelske biologen Thomas Kirkwood.
Engangs somateorien forutsetter at kroppen må ha en viss mengde energi for å opprettholde metabolisme, reproduksjon, gjenoppretting og andre funksjoner. Siden mengden mat alltid er begrenset, må du gå på akkord. Siden mekanismene som er ansvarlige for regenerering ikke får nok energi, begynner kroppen å eldes. Noen eksperter mener at den begrensende ressursen er tid, ikke energi. I følge dette synspunktet er det en optimal varighet av graviditeten for hver organisme når avkommet vil være mest levedyktig. Det begrenser imidlertid hvor lang tid du kan bruke på vekst og utvikling. Dermed påvirkes utviklingshastigheten og drektighetsperioden av naturlig seleksjon. Akselererende graviditet begrenser tidenbevilget for reparasjon av celleskader. Dette fører igjen til opphopning av mangler og en reduksjon i forventet levealder sammenlignet med organismer med lang svangerskapsperiode.
Kromosomer med telomerer
Kampanjevideo:
Bilde: US Department of Energy Human Genome Program
Den andre loven om termodynamikk antar at enhver form for energi har en tendens til å gå i en mindre ordnet tilstand - med andre ord, å spre seg i rommet. Ethvert ikke-likevektssystem, inkludert levende organismer, vil transformere energi på denne måten til et likevektspunkt er nådd - i dette tilfellet dødsstaten. Mange skapninger er i stand til å motstå overgangen til en likevektstilstand lenge nok til å utvikle seg og reprodusere. For forskjellige arter tar denne tiden fra flere timer til tiår.
Hayflick-grense, begrenser deling av somatiske celler
I en levende organisme, langt fra tilstanden til termodynamisk likevekt, er fri energi konsentrert i de kjemiske bindingene til store biomolekyler. Dette gjør det mulig å fortsette med forskjellige prosesser, fra utfolding av proteiner og DNA som løsner til hydrolyse, oksidasjon og metylering. Auxburger modellerte et system som viste at biomolekyler uunngåelig må brytes ned, noe som resulterer i energispredning. Videre bidrar alle prosesser som forekommer i kroppen til tilnærmingen til en likevektstilstand, inkludert generering av elektriske impulser.
Forfatteren av arbeidet kom til at mekanismene for restaurering av molekyler ikke garanterer at informasjonen i DNA vil bli bevart i individuelle celler, derfor må den uunngåelig reduseres. Som et resultat reduseres også organismens vitalitet. Hvis vi tar i betraktning at celler påvirkes av en slags naturlig seleksjon, kan det på grunn av mutasjoner i DNA oppstå en situasjon når individuelle celler (delende som et resultat av mitose) får fordeler i forhold til andre celler, noe som ikke nødvendigvis er gunstig for personen som helhet. Fjerning av dem kan forsinke de negative effektene, men over tid vil flere og flere celler bli defekte. Derfor, hvis kroppen lever lenge nok, blir den ikke bare uunngåelig gammel, men før eller siden blir den rammet av kreft.
Nakne føflekkrotter har, som mange dyr, kreft.
Foto: Roman Klementschitz / Wikipedia
Enkelte dyrearter, som den nakne føflekkrotte (Heterocephalus glaber), antas ikke å ha kreft. Denne oppfatningen er imidlertid feil, siden det tar tid for en ondartet svulst å dukke opp. En artikkel ble nylig publisert der forskere beskrev det første tilfellet av kreft i H.glaber.
Søket etter langvarige gener er ubrukelig i den forstand at redigering av dem ved hjelp av gentekniske metoder ikke vil forlenge levetiden til slike komplekse organismer som mennesker betydelig. Dessuten kan slike manipulasjoner være skadelige, så forfatteren anbefaler å gå vekk fra en tilnærming som fokuserer på å etablere koblinger mellom gener og visse tegn på aldring. I beste fall representerer gener et ufullstendig sett med faktorer i lang levetid.
Hva kan være måten å slå aldring på? Veldig komplisert og utover mulighetene til moderne bioteknologi. Siden aldersprosesser er en konsekvens av grunnleggende lover, er det fortsatt urealistisk å eliminere årsakene til aldring. En effektiv tilnærming i dette tilfellet kan være opprettelsen av DNA-biblioteker, som lagrer informasjon om intakte gener. På grunnlag av dem kan unge stamceller syntetiseres for transplantasjon i en gammel organisme. Ifølge Auxburger er slike metoder mer effektive enn eksisterende.
Alexander Enikeev
