Un șobolan Aluniță Goală Vă Va Spune Care Sunt Cauzele îmbătrânirii și Morții Unei Persoane - Vedere Alternativă

Cuprins:

Un șobolan Aluniță Goală Vă Va Spune Care Sunt Cauzele îmbătrânirii și Morții Unei Persoane - Vedere Alternativă
Un șobolan Aluniță Goală Vă Va Spune Care Sunt Cauzele îmbătrânirii și Morții Unei Persoane - Vedere Alternativă

Video: Un șobolan Aluniță Goală Vă Va Spune Care Sunt Cauzele îmbătrânirii și Morții Unei Persoane - Vedere Alternativă

Video: Un șobolan Aluniță Goală Vă Va Spune Care Sunt Cauzele îmbătrânirii și Morții Unei Persoane - Vedere Alternativă
Video: Ce se intampla cu CORPUL tau DUPA MOARTE !! 2024, Martie
Anonim

Îmbătrânim dintr-un motiv, dar ca urmare a unui program biologic special. Dar în lume există un șobolan aluniță african dezbrăcat, un animal asemănător cu șoarece, incapabil să îmbătrânească.

Oamenii de știință și-au dat seama de ce oamenii îmbătrânesc, dar excavatoarele nu.

Iată ce scrie Jared Sluyter despre asta:

Viața unui individ separat, a unui individ separat a unei specii biologice, este un lucru foarte valoros, dar există și lucruri care sunt chiar mai importante. Anume, priveliștea în sine. Aceasta este, de fapt, setul complet de gene (acesta se numește genom) care este conținut în fiecare individ al acestei specii și, de fapt, determină ce este.

Este mai corect să considerăm orice viețuitoare pur și simplu ca un receptac temporar pentru genele pe care le-au primit de la părinți și le transmit copiilor lor. Pentru prima dată, într-o formă explicită, o astfel de idee a fost formulată, probabil, de Richard Dawkins în celebra sa carte „Geneza egoistă”.

De regulă, interesele genomului și ale purtătorului său temporar (făptură vie) coincid. Dar uneori nu. Și atunci devine instantaneu clar cine este șeful - desigur genomul.

Dacă genomul unei specii este în pericol sau specia trebuie doar să se dezvolte, atunci transportatorul poate fi sacrificat în siguranță - generațiile următoare vor „naște nou”.

Video promotional:

Image
Image

Drept urmare, sunt sigur că genomele majorității vieților (dacă nu toate) conțin programe dăunătoare speciale. Din care creaturile în sine nu au nimic bun, dar care sunt necesare pentru dezvoltarea speciei. În primul rând, programe de moarte care asigură schimbarea generațiilor și, în consecință, evoluția. Și uneori sunt aranjate într-un mod „rapid” - de exemplu, în plantele anuale, care mor, ucise de propriile semințe după ce se coacă, iar uneori - într-un mod „lent”. Iar cel mai urât program de sinucidere lent este programul de îmbătrânire. Ceea ce face ca multe specii, inclusiv tu și mine, să „se deterioreze” odată cu vârsta și, în final, să moară.

Faptul că îmbătrânim dintr-un motiv, dar ca urmare a activității unui program biologic special, nu este un lucru evident și necesită dovezi. Am încercat să-l construiesc „prin contradicție”, arătându-ți un exemplu de animal care a oprit programul de îmbătrânire pentru sine. Pentru că nu mai are nevoie să își accelereze atât de mult propria evoluție - este deja bun! Acesta, la fel ca tine și cu mine, este un mamifer, o rudă destul de apropiată a unui șoarece obișnuit - un rozător african, un șobolan aluniță goală! Dacă un șoarec trăiește timp de 2-3 ani, reușește să îmbătrânească complet în această perioadă și moare de bătrânețe, atunci un șobolan aluniță trăiește mai mult de 30 de ani, iar dacă uneori arată unele semne de îmbătrânire, atunci de obicei nu sunt fatale. Majoritatea biologilor sunt de acord că șobolanul aluniță goală este un animal fără vârstă (bine,sau mai științific, un animal cu îmbătrânire neglijabilă).

Și acum, în seria noastră, a sosit momentul să răspundem la „întrebarea principală despre săpători”: cum a făcut-o? Cum și-a oprit îmbătrânirea ??!

Cu câțiva ani în urmă, nu aș fi avut nimic de spus pe acest subiect. În 2017, însă, într-una dintre cele mai prestigioase reviste științifice din lume, Physiological Review, am reușit să publicăm o lucrare teoretică care să explice fenomenul neîmbătrânirii șobolanului alunite goale. La sfârșitul anului 2017, a fost lansată o versiune rusă.

Image
Image

Totul a început, ca întotdeauna, cu mitocondrii. Acestea sunt astfel de centrale mici, care sunt în fiecare celulă și cu care respirăm. Sper că va exista un episod separat din seria noastră despre ele. Studiul mitocondriilor este specialitatea principală a academicianului Vladimir Petrovici Skulachev. De fapt, în laboratorul său de la sfârșitul anilor 60 s-a aflat cum funcționează. În ultimii 20 de ani, academicianul, pe lângă mitocondrii, a fost interesat de problemele îmbătrânirii și, desigur, a depus eforturi titanice pentru a realiza un experiment cu mitocondriile de șobolani goi. Ar trebui să notez că mitocondriile sunt foarte puternic asociate cu îmbătrânirea, dar mai mult pe asta în seria următoare.

Cercetările asupra mitocondriilor șobolanului aluniță goală au fost încununate cu succes. La institutul de la Grădina Zoologică din Berlin, s-au efectuat experimente pe șobolani aluniți, iar un angajat al lui Vladimir Skulachev, faimosul biolog Mikhail Vysokikh, care sosise special de la Moscova pentru acest lucru, a reușit să obțină o probă din țesutul unui șobolan aluniță și să măsoare diverși parametri ai mitocondriei din acest țesut. Nu a fost nimic deosebit de interesant în ele, cu excepția unei curbe ușor ciudate care arată rata absorbției de oxigen de către mitocondrii (ele respiră) în anumite condiții.

Întorcându-se la Moscova, Mikhail a arătat această curbă liderului, căruia i-a amintit și ceva, dar ce anume - nu și-au putut aminti. Așa că biologii și-au ridicat creierul până i-au arătat grafic unui alt coleg, șeful laboratorului de bioenergie celulară Boris Chernyak, care este cunoscut pentru că nu a uitat niciodată nimic (bine, cel puțin dacă este conectat cu mitocondrii, respirație și celule vii). S-a uitat și a spus imediat - exact aceeași curbă poate fi obținută prin înregistrarea respirației mitocondriilor puii de șobolan nou-născuți!

Image
Image

Și aici Vladimir Petrovici a avut o idee. Capturându-l atât de mult, încât s-a împachetat și s-a dus la Berlin pentru a privi personal șobolanul aluniță goală.

Ce a găsit? Că el (șobolanul aluniță) este gol. Și știi cine arată din cauza asta?

Priviți fotografia unui șobolan aluniță goală. Și în apropiere - deloc săpători. Acestea sunt șobolani nou-născuți. Vedeți cât de asemănătoare sunt? În câteva zile, puii vor crește, se vor îmbrăca cu blană și se vor transforma în șobolani normali. Și săpătorii nu sunt. El va rămâne așa pe viață și va rămâne, așa cum era, un nou-născut.

Cercetările ulterioare au arătat că șobolanii aluniți au peste 40 de semne ale unui astfel de „nou-născut” sau „copilărit” în comparație cu șobolanii. Aici sunt câțiva dintre ei:

- Greutate mică comparativ cu alte specii din familie.

- Lipsa părului (rozătoarele au întotdeauna).

- Lipsa auriculelor.

- Capacitate limitată de a menține o temperatură constantă a corpului (ca la mamiferele nou-născuților).

- Abilitati cognitive ridicate (curiozitate).

- Sensibilitate scăzută la durere.

- Capacitatea neuronilor de a se regenera și de a crește durata de viață a neuronilor.

- Niciun declin cu vârsta nivelului factorului de creștere asemănător insulinei (IGF2).

- Nicio scădere cu vârsta la nivelurile de superoxid dismutaze 1 și 2, precum și catalază.

- Și, de asemenea, alte câteva zeci de semne externe, fiziologice și biochimice.

Adică, se dovedește că șobolanul aluniță a oprit programul dezvoltării sale individuale în stadiul unei rozătoare nou-născute. Un fenomen similar a fost descris anterior pentru, de exemplu, amfibieni și se numește neotenie. Din motive de echitate, trebuie spus că Vladimir Skulachev nu a fost primul care a atras atenția asupra faptului că șobolanul aluniță este un animal neotenic. Înainte de el, acest lucru a fost observat de Richard Alexander în 1991 și de alți oameni de știință. Dar nu au conectat deloc acest fenomen cu longevitatea (Alexandru pur și simplu nu știa despre durata de viață a acestor animale).

Image
Image

Blocat în copilărie

Academicianul Skulachev a formulat o idee foarte simplă: dacă șobolanul aluniță s-ar opri la stadiul de pui, atunci programul său de dezvoltare individuală pur și simplu nu ajunge la momentul în care este momentul să înceapă să îmbătrânească. Copiii nu îmbătrânesc! Astfel, obținem cea mai importantă dovadă: îmbătrânirea face parte din programul pentru dezvoltarea și viața organismului. La fel ca nașterea, creșterea, maturizarea. Și dacă acest program întreg este oprit, atunci și îmbătrânirea!

Acest lucru s-a întâmplat cu săpătorii. Dacă aceasta s-ar întâmpla cu o specie obișnuită, aceasta ar dispărea foarte curând, deoarece în absența îmbătrânirii, evoluția acesteia s-ar încetini foarte mult. Și săpătorul și-a salvat eusocialitatea. Viața în „modul antilot” s-a dovedit a fi cu atât mai stabilă încât și-a putut permite să oprească îmbătrânirea ca instrument evolutiv.

Și se pare că în evoluția celor mai interesante specii de creaturi biologice pentru noi - Homo sapiens - a început exact aceeași poveste care s-a întâmplat cu șobolanul aluniță goală. Ai observat vreodată că oamenii seamănă cel mai mult cu … maimuțe pentru bebeluși?

Este posibil să prelungiți viața și să rămâneți tineri mult timp? Totul este real, spun oamenii de știință, pentru că peste cinci sute de ani, speranța de viață a oamenilor aproape că s-a triplat. Totuși, de ce îmbătrânim?

Image
Image

Ce este îmbătrânirea?

Îmbătrânirea este de obicei numită proces biologic de scădere treptată sau oprire completă a funcțiilor vitale ale organismului. Datorită îmbătrânirii, organismul se adaptează mai puțin la mediul înconjurător, capacitatea de regenerare a țesuturilor scade, bolile și tulburările metabolice sunt dobândite.

Rezultatul extern al îmbătrânirii este apariția mușchilor, a ridurilor și a părului cenușiu.

Desigur, puteți face chirurgie plastică, utilizați machiaj și aveți un medic bun, dar nu vă puteți înșela vârsta. Cu toate acestea, trebuie să știți - toată lumea îmbătrânește diferit, iar acesta este meritul persoanei în sine. Există bărbați și femei în anii cincizeci, care arată superb, și sunt copii de patruzeci de ani care par a fi „cu mult peste cincizeci de ani”.

Îmbătrânirea teoriilor și ipotezelor

Nimeni nu știe motivul exact pentru care îmbătrânim și de aici se nasc ipoteze și speculații - mai mult sau mai puțin susținute de date științifice. Fiecare dintre ei are susținători, dar, cel mai probabil, adevăratele motive vor fi în contopirea teoriilor.

În primul rând, organismul îmbătrânește datorită faptului că fiecare celulă a corpului are propriul său program - cum și de câte ori să-l împărtășească, înlocuind „bătrânii” cu „noi recruți”. În fiecare dintre celule, în medie, aceste înlocuiri apar de aproximativ șaptezeci de ori.

Cât de curând vor apărea aceste șaptezeci de ori în fiecare dintre celule depinde de corp și de metabolism, de atitudinea dvs. față de corp. Dacă nu îți supraveghezi sănătatea, nu mănânci bine și ești expus unor factori nocivi de mediu, celulele corpului trebuie să se reînnoiască mai des, resursele lor se epuizează mai repede.

Image
Image

De exemplu, pielea îmbătrânește mult mai repede de la arsurile solare frecvente și intense, atunci când dobândește o nuanță de ciocolată și mai ales atunci când este arsă de soare brusc și cu arsuri.

Un alt motiv al îmbătrânirii este considerat a fi lansarea unui program de autodistrugere a celulelor datorită deteriorării active a acestora din cauza factorilor de mediu și a tulburărilor interne. O celulă deteriorată este potențial periculoasă pentru organism prin degenerarea într-o tumoră, prin urmare, cele mai mici defecte ale celulelor sunt un început de lansare a unui „sistem de curățare”, iar uneori aceasta se realizează cu măsuri foarte drastice, cu captarea tuturor celulelor vecine și moartea unor zone întregi din țesuturi sau organe.

Conform acestui principiu, leziunile hepatice apar cu libărire excesivă, leziuni ale bronhiilor și plămânilor la fumat, deteriorarea vaselor de sânge în ateroscleroză. Un principiu similar al morții celulare funcționează în timpul atacurilor cardiace sau accidentelor vasculare cerebrale - acesta este moartea celulelor neviabile.

Image
Image

Ar putea fi gene?

Teoria genelor a îmbătrânirii câștigă popularitate în lumea științifică de astăzi, ar explica multe - atât lansarea unui anumit număr de divizii, cât și moartea celulelor când sunt deteriorate, ba chiar o schimbare a metabolismului odată cu vârsta.

Dacă putem izola gena îmbătrânită, acum că putem combina și schimba genele, putem anula bătrânețea. Adevărat, abolirea morții amenință că va suprapopula planeta și distrugerea ei în câțiva ani. Dar nimeni nu vrea să moară!

De ce îmbătrânim?

Până la găsirea genelor, vă propunem să luăm în considerare motivele care îi aduc mai multă cunoștință. Cele mai multe dintre ele sunt create de noi înșine.

Uită-te atent la viața ta - aceasta este o serie de stresuri cu o supraexercitare a sistemului nervos, probleme la domiciliu și la serviciu, copii cu lecții și vânătăi, genunchi rupți - toate acestea se adaugă părului nostru gri. Stresul subminează imunitatea și sănătatea, perturbă somnul - iar lipsa cronică de somn reduce semnificativ speranța de viață. Prin urmare, dacă vrei să trăiești mult timp, învață cum să te odihnești și să te relaxezi corect.

Alte cauze ale îmbătrânirii premature sunt scăderea activității fizice și kilogramele în plus. Acestea depun grăsime în regiunea inimii și vaselor de sânge, rinichii și intestinele plutesc cu grăsime - acest lucru va adăuga sănătății și anilor dumneavoastră lungi? Este probabil, probabil, să vă reconsiderați obiceiurile alimentare, să mâncați mai puțin, să continuați o dietă, să mergeți mai des și să faceți sport.

Image
Image

Dependențele care ne scurtează viața deja scurtă sunt și țigările și alcoolul, chiar și cele slabe. Se crede că, dintr-o țigară, viața devine opt minute mai scurtă. Calculați cât timp din viața dvs. ați pus deja în fum? Și a lua mai mult de un pahar de vin uscat pe zi este minus 24 de ore din viața ta și minus o mie de celule hepatice, merită îndoielnica plăcere a sănătății tale?

Un alt „criminal” al corpului tău este… zahărul, această pudră dulce cristalină este la fel de dăunătoare ca țigările. La urma urmei, îl consumăm mult mai mult decât este necesar fiziologic. Cu toate acestea, nu trebuie să îl înlocuiți cu îndulcitori - sunt și mai nocivi.

Desigur, radiațiile solare, razele ultraviolete, aerul poluat și metalele grele din el și apa afectează, totuși, toată această influență este neglijabilă în comparație cu propriile noastre „experimente” pe corp. Trebuie să vă gândiți la asta - majoritatea cauzelor îmbătrânirii depind în principal de noi.

Image
Image

Ocazional, există persoane cărora nu se aplică legile și reglementările obișnuite - se pot descurca fără somn, nu se infectează cu infecții periculoase în timpul celor mai groaznice epidemii. Cu toate acestea, nu există nicio persoană care nu este supusă îmbătrânirii. Toate lucrurile vii îmbătrânesc, distrug și dispar. Și chiar natura neînsuflețită: clădiri, pietre, poduri și drumuri - de asemenea se degradează treptat și se încadrează în disperare. Evident, îmbătrânirea este un anumit proces obligatoriu, comun pentru viața și natura neînsuflețită.

În 1865, fizicianul german R. Clausis a aruncat pentru prima dată lumină asupra cauzelor care stau la baza acestui fenomen. El a postulat că toate procesele din natură se derulează asimetric, unidirecțional. Distrugerea se întâmplă de la sine, iar creația necesită cheltuirea de energie. Datorită acestui fapt, entropia este în continuă creștere în lume - deprecierea energiei și haosul cresc. Această lege fundamentală a științei naturale este denumită și a doua lege a termodinamicii. Potrivit acestuia, pentru crearea și existența oricărei structuri este necesar un flux de energie din exterior, deoarece energia în sine tinde să se disipeze în spațiu (acest proces este mai probabil decât crearea de structuri ordonate). Organismele vii aparțin sistemelor termodinamice deschise: plantele absorb energia solară și o transformă în compuși organici și anorganici,organismele animale descompun acești compuși și astfel se asigură energie. În același timp, ființele vii se află într-un echilibru termodinamic cu mediul, dau sau disipa treptat energie, furnizând entropie spațiului lumii.

S-a dovedit însă că existența organismelor vii nu este complet epuizată de a doua lege a termodinamicii. Modelele dezvoltării lor sunt explicate de a treia lege a termodinamicii, fundamentată de omul de știință belgian de excepție I. Prigozhin, originar din Rusia: un exces de energie liberă absorbită de un sistem deschis poate duce la complicația de sine a sistemului. Există un anumit nivel de complexitate, sub care sistemul nu poate reproduce propriul său tip.

Organismele vii, într-un anumit sens, rezistă creșterii entropiei și haosului în Univers, formând structuri din ce în ce mai complexe și acumulând informații. Acest proces este opus procesului de îmbătrânire. O astfel de luptă cu entropia este posibilă, se pare, din cauza existenței unui program genetic atemporal, care este rescris în mod repetat și transmis mai departe generațiilor viitoare. Un organism viu poate fi comparat cu o carte care este constant reeditată. Hârtia pe care este scrisă cartea se poate uza și se poate deteriora, însă conținutul ei este etern.

Image
Image

Bacterii nemuritoare

Când am vorbit despre faptul că toate lucrurile vii sunt supuse îmbătrânirii, am făcut o inexactitate: există situații în care această regulă nu se aplică. De exemplu, ce se întâmplă când o celulă vie sau o bacterie se împarte la jumătate în timpul reproducerii? Dă naștere la alte două celule, care la rândul lor se divid din nou, și așa mai departe ad infinitum. Celula care a dat naștere la toate celelalte nu a avut timp să îmbătrânească, de fapt, a rămas nemuritoare. Rămâne deschisă problema îmbătrânirii în organismele unicelulare și a divizării continue a celulelor, cum ar fi celulele reproducătoare sau tumorale. A. Weisman la sfârșitul secolului al XIX-lea a creat o teorie care a postulat nemurirea bacteriilor și absența îmbătrânirii în ele. mulți savanți sunt de acord cu aceasta astăzi, în timp ce alții o pun la îndoială. Există suficiente dovezi pentru ambele.

Dar organismele multicelulare? La urma urmei, majoritatea celulelor lor nu se pot împărți constant, trebuie să îndeplinească alte alte sarcini - pentru a oferi mișcare, nutriție, reglarea proceselor interne. Această contradicție între nevoia de specializare a celulelor și păstrarea nemuririi lor a fost rezolvată de natură prin împărțirea celulelor în două tipuri. Celulele somatice susțin procesele vitale din organism, iar celulele germinale se divid, asigurând continuarea genului. Celulele somatice îmbătrânesc și mor, în timp ce celulele sexuale sunt practic eterne. Existența unor organisme multicelulare uriașe și complexe care conțin trilioane de celule somatice, în esență, are ca scop asigurarea nemuririi celulelor germinale.

Cum are loc îmbătrânirea celulelor somatice? Cercetătorul american L. Hayflick a stabilit că există mecanisme care limitează numărul diviziunilor: în medie, fiecare celulă somatică nu este capabilă să depășească 50 de divizii, apoi îmbătrânește și moare. Îmbătrânirea treptată a întregului organism se datorează faptului că toate celulele somatice ale acestuia au epuizat numărul diviziunilor alocate acestora. După aceasta, celulele îmbătrânesc, se descompun și mor.

Dacă celulele somatice încalcă această lege, acestea se împart continuu, reproducându-și de multe ori noile copii. Acest lucru nu duce la nimic bun - la urma urmei, așa apare o tumoră în organism. Celulele devin „nemuritoare”, dar această nemurire imaginară este cumpărată în cele din urmă cu prețul morții întregului organism.

De la mouse la elefant

Problema îmbătrânirii este direct legată de speranța de viață diferită în diferite organisme. Fiziologul german M. Rubner, în 1908, a fost primul care a atras atenția oamenilor de știință asupra faptului că mamiferele mari trăiesc mai mult decât cele mici. De exemplu, un șoarece trăiește 3,5 ani, un câine - 20 de ani, un cal - 46, un elefant - 70. Rubner a explicat acest lucru prin diferite rate metabolice.

Cheltuielile totale de energie la diferite mamifere în timpul vieții sunt aproximativ aceleași - 200 kcal la 1 gram de masă. Potrivit lui Rubner, fiecare specie este capabilă să proceseze doar o anumită cantitate de energie - după ce a epuizat-o, ea moare. Rata metabolică și consumul total de oxigen depind de mărimea animalului și de suprafața corpului. Masa crește proporțional cu dimensiunile liniare ale corpului, luate într-un cub, iar zona, într-un pătrat. Un elefant are nevoie de mult mai puțină energie pentru a-și menține temperatura corpului decât un număr egal de șoareci în greutate - suprafața totală a corpului tuturor acestor șoareci va fi semnificativ mai mare decât cea a unui elefant. Prin urmare, un elefant își poate „permite” o rată metabolică mult mai mică decât un șoarece. Această cheltuială energetică ridicată la mouse conduce la faptul că epuizează rezervele de energie alocate mai repede,decât un elefant, iar durata de viață a acestuia este mult mai scurtă.

Image
Image

Astfel, există o relație inversă între rata metabolică a animalului și durata vieții sale. Greutatea corporală scăzută și metabolismul ridicat duc la o viață de viață scurtă. Acest model a fost numit regula energiei de suprafață Rubner.

În ciuda simplității convingătoare a regulii descoperite de Rubner, mulți oameni de știință nu au fost de acord cu el. Ei se îndoiau că regula explică motivele îmbătrânirii tuturor organismelor vii - există multe excepții de la aceasta. De exemplu, o persoană nu respectă această lege: cheltuielile sale totale cu energie sunt foarte mari, iar speranța de viață este de patru ori mai lungă decât ar trebui să fie cu un astfel de schimb. Care este motivul pentru asta? Motivul a devenit clar recent.

Oxigenul trebuie manipulat cu grijă

Există un alt factor care determină durata de viață - aceasta este presiunea parțială a oxigenului. Concentrația de oxigen din aer este de 20,8%. O scădere sau o creștere a acestei cifre este posibilă numai în limite restrânse, altfel organismele vii mor. Este cunoscut faptul că lipsa oxigenului este fatală celor vii. Dar puțini sunt conștienți de pericolul excesului său. Oxigenul pur ucide animalele de laborator în câteva zile, iar la o presiune de 2-5 atmosfere, această perioadă este redusă la ore și minute. Așadar, acest gaz nu este necesar numai pentru viață, ci poate fi și o otravă universală teribilă care ucide toate lucrurile vii. Mulți oameni de știință cred că atmosfera Pământului în perioada de început a dezvoltării sale nu conținea oxigen și această circumstanță a contribuit la apariția vieții pe planeta noastră. Conform estimărilor brute ale experților,Atmosfera bogată în oxigen a Pământului s-a format acum aproximativ 1,4 miliarde de ani, ca urmare a activității vitale a organismelor primitive capabile de fotosinteză. Au absorbit energia solară și dioxidul de carbon și au dat oxigen. Existența lor a creat condițiile prealabile pentru apariția altor tipuri de organisme vii - cele care consumă oxigen pentru respirație. Cu toate acestea, viețuitoarele au trebuit să aibă grijă să neutralizeze toxicitatea acestei substanțe.pentru a neutraliza toxicitatea acestei substanțe.pentru a neutraliza toxicitatea acestei substanțe.

Molecula de oxigen în sine și produsul reducerii sale complete cu hidrogen - apă - nu sunt toxice. Cu toate acestea, reducerea oxigenului are loc astfel încât în aproape toate etapele procesului să se formeze produse care afectează celulele: radical anion superoxid, peroxid de hidrogen și radical hidroxil. Se numesc specii reactive de oxigen. Organismele care utilizează oxigenul pentru respirație, folosind enzime și catalizatori proteici, împiedică producerea acestor substanțe sau reduc efectele lor dăunătoare asupra celulelor.

Biochimiștii americani J. McCord și I. Fridovich au descoperit în 1969 că rolul principal în această protecție îl joacă enzima superoxid dismutaza. Această enzimă convertește radicalii anionilor superoxid în peroxid de hidrogen mai inofensiv și oxigen molecular. Peroxidul de hidrogen este distrus imediat de alte enzime - catalază și peroxidase.

Descoperirea mecanismului de neutralizare a speciilor reactive de oxigen a oferit o cheie altor cercetători pentru a înțelege problemele radiobiologiei, oncologiei, imunologiei și gerontologiei. Cercetătorul englez D. Harman a prezentat așa-numita teorie a radicalilor liberi a îmbătrânirii. El a sugerat că modificările legate de vârstă în celule se datorează acumulării de daune cauzate de radicalii liberi - fragmente de molecule care au un electron nepereche și, prin urmare, au o activitate chimică crescută. Astfel de radicali liberi se pot forma în celule sub influența radiațiilor, anumite reacții chimice și schimbări de temperatură. Dar principala sursă de radicali liberi din organism este reducerea moleculei de oxigen. Prin urmare, putem spune că îmbătrânirea în general este o consecință a efectului distructiv, toxic al oxigenului asupra organismului,care crește treptat odată cu vârsta.

Image
Image

Biochimia îmbătrânirii

După ce a devenit clar că superoxidul dismutaza joacă rolul unei „enzime antiaging” în celulă, cercetătorii s-au întrebat dacă activitatea acestei enzime este cauza principală a modificărilor legate de vârstă și a diferențelor de viață? Era de așteptat ca odată cu vârsta, activitatea enzimelor să scadă și efectul distructiv al oxigenului să crească. S-a dovedit însă că activitatea superoxidului dismutaza se modifică în cele mai multe cazuri cu vârsta.

Acumularea modificărilor legate de vârstă în celule depinde de raportul a două procese: formarea radicalilor liberi și neutralizarea acestora. „Fabricile” radicalilor liberi sunt mici corpuri alungite în interiorul celulei - mitocondrii, stațiile sale energetice. D. Harman a numit aceste structuri ceasul molecular al celulei: cu cât producția de radicali intră mai repede în ele, cu atât mâinile de pe ceas se învârt și mai puțin timp trebuie să trăiască celula. La speciile cu o durată de viață scurtă, mitocondriile funcționează foarte activ, se formează mai mulți radicali și deteriorarea structurilor celulare se acumulează mai rapid, ceea ce duce la îmbătrânirea prematură. De exemplu, într-o muscă din casă, mitocondriile produc radicali de 24 de ori mai intens decât la o vacă. Cercetătorii au condus experimentul:gospodăriile au fost ținute într-o atmosferă cu oxigen pur (acest lucru accelerează semnificativ îmbătrânirea) și au observat ce se întâmplă cu mitocondriile. Sistemul de protecție împotriva speciilor de oxigen reactiv funcționează destul de fiabil, dar radicalii individuali, care nu au avut timp să interacționeze cu enzimele antioxidante, se strecoară constant prin el. Motivul acestei probleme este, aparent, a doua lege a termodinamicii, care exclude eficiența sută la sută a proceselor energetice. Odată format în celulă, radicalii afectează structurile sale interne, precum și membranele mitocondriilor în sine, ceea ce crește scurgerea. Drept urmare, există tot mai multe specii reactive de oxigen și distrug treptat celula. Ceea ce numim îmbătrânire se întâmplă. Sistemul de protecție împotriva speciilor de oxigen reactiv funcționează destul de fiabil, dar radicalii individuali, care nu au avut timp să interacționeze cu enzimele antioxidante, se strecoară constant prin el. Motivul acestei probleme este, aparent, a doua lege a termodinamicii, care exclude eficiența sută la sută a proceselor energetice. Odată format în celulă, radicalii afectează structurile sale interne, precum și membranele mitocondriilor în sine, ceea ce crește scurgerea. Drept urmare, există tot mai multe specii reactive de oxigen și distrug treptat celula. Ceea ce numim îmbătrânire se întâmplă. Sistemul de protecție împotriva speciilor de oxigen reactiv funcționează destul de fiabil, dar radicalii individuali, care nu au avut timp să interacționeze cu enzimele antioxidante, se strecoară constant prin el. Motivul acestei probleme este, aparent, a doua lege a termodinamicii, care exclude eficiența sută la sută a proceselor energetice. Odată format în celulă, radicalii afectează structurile sale interne, precum și membranele mitocondriilor în sine, ceea ce crește scurgerea. Drept urmare, există tot mai multe specii reactive de oxigen și distrug treptat celula. Ceea ce numim îmbătrânire se întâmplă.a doua lege a termodinamicii, care exclude eficiența sută la sută a proceselor energetice. Odată format în celulă, radicalii afectează structurile sale interne, precum și membranele mitocondriilor în sine, ceea ce crește scurgerea. Drept urmare, există tot mai multe specii reactive de oxigen și distrug treptat celula. Ceea ce numim îmbătrânire se întâmplă.a doua lege a termodinamicii, care exclude eficiența sută la sută a proceselor energetice. Odată format în celulă, radicalii afectează structurile sale interne, precum și membranele mitocondriilor în sine, ceea ce crește scurgerea. Drept urmare, există tot mai multe specii reactive de oxigen și distrug treptat celula. Ceea ce numim îmbătrânire se întâmplă.

Rata de „livrare” a radicalilor în celulă crește, de asemenea, în diferite organe de mamifere pe măsură ce organismul îmbătrânește. Cantitatea de radicali liberi formați în celulă, se pare, cu cât este mai mare, cu atât este mai mare nivelul de consum de oxigen sau intensitatea metabolismului. Gerontologul american R. Cutler și colaboratorii săi au arătat că durata de viață a animalelor și a oamenilor este determinată de raportul dintre activitatea superoxidului dismutaza și rata metabolică. A devenit clar de ce la unele specii cu un nivel ridicat de cheltuieli energetice, inclusiv la oameni, durata de viață nu se încadrează în regula energetică a suprafeței Rubner. Nivelul ridicat de activitate al superoxidului dismutaza protejează oamenii și animalele cu un metabolism intens de îmbătrânirea prematură.

Răspunsuri la întrebări

Noua teorie a îmbătrânirii a făcut posibilă găsirea unei explicații pentru unele fapte care sunt bine cunoscute gerontologilor, dar rămase de neînțeles. De exemplu, de ce animalele hrănite cu o dietă scăzută de calorii, dar echilibrate, trăiesc mai mult decât cele hrănite suficient? Răspunsul a fost evident - deoarece nutriția limitată reduce intensitatea metabolismului și, în consecință, încetinește acumularea de daune în celule. Dependența ritmului de îmbătrânire de temperatura mediului la animalele care nu sunt în măsură să regleze temperatura corpului a devenit de asemenea clară. Temperatura ridicată își menține rata metabolică ridicată. Deci, mușchiul de fructe al Drosophila eclozează din larvă la o temperatură de 10 grade și se dezvoltă într-o insectă adultă, îmbătrânește și moare în 177 de zile și la o temperatură de 20 de grade - în termen de 15 zile. Într-un vierme de pământ, când temperatura corpului său crește de la 15 grade la 30 de grade, consumul de oxigen crește de 2,5 ori. În același timp, activitatea superoxidului dismutaza crește cu 28 la sută, dar viața viermului este în continuare scurtată.

Speranța de viață mai lungă a femeilor în comparație cu bărbații (în medie cu 10 ani) a fost asociată cu o rată metabolică mai mică în jumătatea frumoasă a umanității. Fenomenul longevității în zonele muntoase este explicat și prin rata metabolică mai mică la persoanele care trăiesc în aer subțire: conținutul de oxigen există mai puțin decât pe câmpie.

S-a dovedit că celulele din cadrul aceluiași corp uman au, de asemenea, o perioadă diferită de timp: cu cât mai mult superoxid dismutază în celule, cu atât este mai mic gradul de deteriorare a celulelor de către speciile reactive de oxigen, cu atât celulele trăiesc mai mult. De aceea, unele celule din sânge, de exemplu, trăiesc câteva ore, altele de câțiva ani.

Image
Image

De asemenea, a fost posibil să explice un fenomen curios pe care cercetătorii l-au descoperit cu mult timp în urmă: schimbările din corp în timpul îmbătrânirii naturale sunt similare cu acțiunea radiațiilor ionizante. Motivul a devenit evident: la urma urmei, atunci când este expusă radiațiilor, apa se descompune odată cu formarea speciilor reactive de oxigen, care încep să deterioreze celulele.

Toate acestea au făcut posibilă dezvoltarea unei strategii de căutare a agenților anti-îmbătrânire. De exemplu, a fost posibil să crească durata de viață a animalelor de laborator de o dată și jumătate prin introducerea de antioxidanți puternici în dieta lor. Antioxidanții, cum ar fi superoxid dismutaza, care sunt enzime, ar trebui să fie în special eficiente. Introducerea superoxidului dismutaza în organismul animalelor le-a protejat de efectele toxice ale oxigenului și le-a crescut durata de viață. Acest lucru dă speranță că antioxidanții pot fi folosiți în lupta împotriva îmbătrânirii umane. Poate că, după un timp, persoanele în vârstă le vor lua în același mod ca vitaminele pentru a-și îmbunătăți bunăstarea și a încetini procesul de îmbătrânire.

Recomandat: