Victoria asupra îmbătrânirii este un vis uman de lungă durată. Cu toate acestea, oamenii de știință, în ciuda numeroaselor studii, încă nu înțeleg pe deplin de ce, odată cu vârsta, funcțiile corpului sunt întrerupte treptat, iar organele eșuează. „Lenta.ru” vorbește despre o nouă slujbă care explică imposibilitatea tinereții veșnice în realitatea modernă.
Una dintre cele mai importante descoperiri în biologia îmbătrânirii umane a fost făcută acum peste 50 de ani. În 1961, profesorul de anatomie de la Universitatea din California, Leonard Hayflick, a descoperit că celulele umane mor după aproximativ 50 de diviziuni și, pe măsură ce se apropie de acest punct, prezintă semne de îmbătrânire. Acest fenomen a fost asociat cu scurtarea telomerilor - capetele cromozomilor care protejează o parte vitală a ADN-ului de daune. Când telomerii dispar complet, celula pornește un mecanism de autodistrugere.
Deși unele activiști anti-îmbătrânire consideră că scurtarea telomerilor este principala cauză a declinului lent și a morții ulterioare, oamenii de știință au propus alte teorii. De exemplu, acumularea treptată a mutațiilor în ADN, programarea evolutivă sau influența radicalilor liberi. În ciuda faptului că a trecut aproape o jumătate de secol de la descoperirea limitei Hayflick, nu există încă o înțelegere deplină a ceea ce face să îmbătrânească exact organismele vii.
Gerontologul Brett Augsburger de la Universitatea Auburn din Statele Unite a dezvoltat o nouă abordare pentru a elucida cauzele îmbătrânirii. În lucrarea sa, a cărei preimprimare a fost publicată în depozitul bioRxiv.org, el a sugerat că cheia rezolvării problemei poate fi termodinamica fără echilibru, care descrie sisteme care nu se află în echilibru termodinamic. Potrivit omului de știință, speranța de viață depinde de rata de distrugere a moleculelor biologice și de inevitabila pierdere de informații. Devine clar de ce victoria asupra îmbătrânirii este imposibilă în viitorul apropiat: legile fizice fundamentale fac ca uzura corpului să fie inevitabilă.
Noua abordare explică unele dintre paradoxurile care apar în alte modele de îmbătrânire, precum și dezvăluie defectele fundamentale din teoria soma de unică folosință, care a fost propusă în 1977 de biologul englez Thomas Kirkwood.
Teoria soma de unică folosință presupune că organismul trebuie să aibă o anumită cantitate de energie pentru a menține metabolismul, reproducerea, recuperarea și alte funcții. Deoarece cantitatea de alimente este întotdeauna limitată, trebuie să faceți compromisuri. Deoarece mecanismele responsabile de regenerare nu primesc suficientă energie, corpul începe să îmbătrânească. Unii experți consideră că resursa limitativă este timpul, nu energia. Potrivit acestui punct de vedere, pentru fiecare organism există o durată optimă a sarcinii, când descendenții vor fi cei mai viabili. Cu toate acestea, limitează timpul care poate fi dedicat creșterii și dezvoltării. Astfel, rata de dezvoltare și perioada de gestație sunt influențate de selecția naturală. Accelerarea sarcinii limitează timpulalocat pentru repararea daunelor celulare. Acest lucru, la rândul său, duce la acumularea de defecte și la o scădere a speranței de viață în comparație cu organismele cu o perioadă lungă de gestație.
Cromozomi cu telomeri
Video promotional:
Imagine: Programul Departamentului Energiei din SUA pentru genomul uman
A doua lege a termodinamicii presupune că orice formă de energie tinde să meargă într-o stare mai puțin ordonată - cu alte cuvinte, să se disipeze în spațiu. Orice sistem de neechilibru, inclusiv organismele vii, va transforma energia în acest mod până la atingerea unui punct de echilibru - în acest caz, starea morții. Multe creaturi sunt capabile să reziste tranziției la o stare de echilibru suficient de lungă pentru a se dezvolta și a se reproduce. Pentru diferite specii, acest timp durează de la câteva ore la decenii.
Limita Hayflick, limitarea diviziunii celulelor somatice
Într-un organism viu, departe de starea de echilibru termodinamic, energia liberă este concentrată în legăturile chimice ale biomoleculelor mari. Acest lucru face posibilă continuarea diferitelor procese, de la desfășurarea proteinelor și dezorganizarea ADN-ului la hidroliză, oxidare și metilare. Auxburger a modelat un sistem care a demonstrat că biomoleculele trebuie în mod inevitabil să se degradeze, rezultând în disiparea energiei. Mai mult, orice proces care are loc în corp contribuie la apropierea unei stări de echilibru, inclusiv la generarea de impulsuri electrice.
Autorul lucrării a ajuns la concluzia că mecanismele de restaurare a moleculelor nu garantează că informațiile conținute în ADN vor fi păstrate în celule individuale, prin urmare trebuie să scadă inevitabil. Drept urmare, vitalitatea organismului este, de asemenea, redusă. Având în vedere că celulele sunt influențate de un fel de selecție naturală, atunci datorită mutațiilor ADN-ului, poate apărea o situație când celulele individuale (care se divid ca urmare a mitozei) câștigă avantaje față de alte celule, ceea ce nu este neapărat benefic pentru persoana în ansamblu. Eliminarea lor poate întârzia efectele negative, dar în timp, din ce în ce mai multe celule vor deveni defecte. Prin urmare, dacă corpul trăiește suficient de mult, nu numai că inevitabil îmbătrânește, dar mai devreme sau mai târziu este lovit de cancer.
Șobolanii aluniți goi, ca multe animale, au cancer.
Foto: Roman Klementschitz / Wikipedia
Se crede că anumite specii de animale, cum ar fi șobolanul alunecat (Heterocephalus glaber), nu conțin cancer. Cu toate acestea, această opinie este eronată, deoarece este nevoie de timp până când apare o tumoare malignă. Recent a fost publicat un articol în care oamenii de știință au descris primul caz de cancer în H.glaber.
Căutarea genelor de longevitate este inutilă în sensul că editarea lor folosind metode de inginerie genetică nu va extinde în mod semnificativ viața unor astfel de organisme complexe ca oamenii. Mai mult, astfel de manipulări pot fi dăunătoare, astfel încât autorul recomandă să se îndepărteze de o abordare care se concentrează pe stabilirea legăturilor între gene și anumite semne ale îmbătrânirii. În cel mai bun caz, genele reprezintă un set incomplet de factori în longevitate.
Care ar putea fi calea de a învinge îmbătrânirea? Foarte complex și dincolo de capacitățile biotehnologiei moderne. Deoarece procesele de vârstă sunt o consecință a legilor fundamentale, este încă nerealist să se elimine cauzele care stau la baza îmbătrânirii. O abordare eficientă în acest caz poate fi crearea de biblioteci ADN, care stochează informații despre gene intacte. Pe baza lor, celulele stem tinere pot fi sintetizate pentru transplant într-un organism vechi. Potrivit lui Auxburger, astfel de metode sunt mai eficiente decât cele existente.
Alexandru Enikeev
