Îmbătrânirea nu este un fapt inevitabil al vieții - multe animale au găsit deja o modalitate de a întârzia momentul morții. Sfaturile lor ne pot ajuta pe toți să ne bucurăm de o viață lungă și sănătoasă. De exemplu, cel puțin până la două sute de ani. Vă puteți imagina acest lucru? Eu sunt.
La doar 30 de ani de la publicarea Moby Dick, un grup de balene din Alaska au încercat să înfrâneze propriul lor gigant oceanic. Ținta lor era balena de vârf mascul, al doilea cel mai mare mamifer de pe Pământ.
Această specie este renumită pentru longevitatea sa uimitoare: conform folclorului inuit, aceste balene trăiesc „două vieți umane” și sunt, de asemenea, eliberate de harpoane datorită forței lor imense.
Acești baleni au fost înarmați cu cea mai recentă tehnologie, în special o „bombă suliță” care explodează la impact pentru a străpunge un strat gros de ulei de balenă. Cu toate acestea, acest lucru nu a fost suficient pentru a învinge balena. Trei fragmente de suliță l-au lovit în lateral, dar - ca Moby Dick - s-a eliberat și a plecat doar cu răni superficiale.
Balena a continuat să rătăcească neaprinsă încă 120 de ani, până în 2007, când un grup de balene l-au prins în cele din urmă. Ea a găsit chiar fragmente din sulița care a rămas în uleiul de balenă.
Conform diferitelor estimări, aceste balene trăiesc cel puțin 150 de ani și, eventual, până la 210 ani. În afară de pielea ușor încrețită, excesul de grăsime și cicatricile de luptă, balenele prezintă surprinzător de puține efecte negative cauzate de o viață lungă. Ceea ce, la rândul său, este de mare interes pentru medicii care studiază îmbătrânirea.
„Trăiesc mult mai mult decât oamenii, dar trăiesc în sălbăticie fără să meargă la medic sau să se bucure de beneficiile societății umane”, spune João Pedro de Magalhaes de la Universitatea din Liverpool. „Astfel, trebuie să fie protejați în mod natural de bolile bătrâneții”.
Video promotional:
Studiind aceste balene și alte creaturi extrem de longevive, de Magalhaes și colegii speră că vom putea găsi noi medicamente care să încetinească în mod similar decăderea corpului uman și să amâne moartea.
„Îmbătrânirea este un mister, știm relativ puțin despre procesele biologice asociate cu acesta și rămâne cauza principală a suferinței și a morții în lumea modernă”, spune de Magalhaes. „Dacă am putea amâna asta chiar și pentru o vreme, ar fi un miracol fără precedent pentru o persoană”.
Vadim Gladyshev de la Universitatea Harvard este de acord cu el. „Aceasta este o problemă biologică vitală, deoarece majoritatea bolilor cronice la om provin din îmbătrânire. Știința biomedicală este organizată pentru a se concentra pe boli specifice, cum ar fi cancerul, Alzheimer sau diabetul”, spune el. "Dar dacă amânați îmbătrânirea, puteți amâna și toate bolile asociate cu aceasta."
O varietate de factori sunt asociați cu îmbătrânirea. În primul rând, mediul înconjurător: nimeni nu poate trăi într-o bulă, așa că ADN-ul nostru și alte inginerie moleculară sunt deteriorate încet de substanțe chimice dăunătoare sau radiații. Deși celulele noastre au instrumentele necesare pentru a repara, în cele din urmă distrugerea devine prea extinsă, duce la mutații, iar celulele cresc în tumori.
De asemenea, am putea rezolva probleme cu propriul nostru metabolism: la fel cum aragazele trebuie curățate în mod regulat, celulele noastre generează multe deșeuri pe măsură ce energia este arsă. Deșeurile se acumulează în timp și pot perturba procesele biologice importante. „Cantitatea de daune se acumulează și corpul nu poate face față acesteia”, spune Gladyshev.
În cele din urmă, corpul se confruntă cu problemele de regenerare a organelor: fiecare cromozom are un fascicul de ADN la capetele numite telomeri, care se comportă ca niște vârfuri de plastic pe șireturi pentru a preveni răspândirea lor.
Telomerul se scurtează de fiecare dată când celula se divide, până când în cele din urmă devine atât de scurtă încât celula nu funcționează sau moare. Cu acest rezultat, devenim vulnerabili la diferite boli.
Menajeria din Metușela
Toate indicațiile arată că o forță convingătoare ne împinge spre moarte - dar mai multe linii de dovezi sugerează că există frâne care pot încetini acest proces. De exemplu, un medicament obișnuit pentru diabet, metformina, poate încetini ușor îmbătrânirea la șoareci.
Și o simplă schimbare a unei gene implicate în metabolismul celular în anelide îi poate prelungi viața; și, deși este puțin probabil ca aceleași modificări să ajute organismele mai complexe, toate acestea sugerează că îmbătrânirea este destul de ușor de gestionat. „Îmbătrânirea este surprinzător de flexibilă și de gestionată”, spune de Magalhaes.
Oamenii de știință precum Magalhaes și Gladyshev caută alți candidați, folosind mafusaili adevărați ca lideri (Metusela este cel mai longeviv personaj biblic).
Numai în rândul mamiferelor, speranța de viață este foarte diferită, de la șopârlele, care nu trăiesc mai mult de șase luni, până la balenele arc, care trăiesc mai mult de două sute de ani. Din anumite motive, selecția naturală a împins anumite creaturi să-și dezvolte propriile elixire de viață.
„Metformina prelungește puțin viața șoarecilor, dar când te uiți la diferite creaturi, capacitatea selecției naturale de a crește longevitatea este mult mai puternică”, spune de Magalhaes. Ei vor dezvolta cel mai probabil alte mecanisme care prelungesc viața, rezistând cancerului și altor boli legate de vârstă.
Și fiecare dintre ele ne poate îmbunătăți medicamentul. Sau, după cum remarcă Gladyshev, „natura schimbă tot timpul speranța de viață, singura întrebare este cum o face. Putem fi ghidați de acest mecanic, extinzând astfel durata de viață a oamenilor?"
Cele mai interesante creaturi se numără printre centenarii speciali; specii specifice pot supraviețui, se pare, chiar și rudele cele mai apropiate. Și nu sunt întotdeauna la fel de maiestuoase ca balena de vârf.
Cu pielea ridată și fără păr, șobolanul alunecos gol nu arată deloc ca un copil pe un afiș de promovare a sănătății - ci trăiește până la 30 de ani, mult mai mult decât cei 2-3 ani pe care șoarecii obișnuiți își pot permite.
În plus, șobolanul mol este extrem de rezistent la cancer - nu a fost identificat niciun caz de cancer la mii de șobolani individual studiați în laboratoare. Chiar și când au fost scăldați în substanțe cancerigene puternice, aceștia au rămas imuni la cancer.
Acest lucru se explică parțial prin faptul că celulele lor încetează să crească atunci când devin prea dense - acest mecanism oprește multiplicarea tumorii și preia controlul asupra creșterii. Și pare să provină dintr-o versiune deosebit de „grea” a unei substanțe chimice cunoscută sub numele de acid hialuronic.
Această moleculă face parte din schela care înconjoară cușca și poate că a fost inițial implicată în dezvoltarea elasticității pielii șobolanului alunecat pentru a face mai ușoară stoarcerea prin vizuini strânse.
Astăzi pare să facă parte dintr-un sistem de semnalizare care oprește celulele să prolifereze necontrolat. Cu alte cuvinte, chiar dacă mutația permite formarea unei tumori, hialuronul oprește dezvoltarea sa ulterioară.
Gladyshev a studiat, de asemenea, liliacul lui Brandt, o creatură mică, care trăiește peste 40 de ani, în ciuda faptului că cântărește puțin mai mult decât un cub de zahăr rafinat. „Având în vedere dimensiunea sa, acesta este cel mai extrem caz”, spune Gladyshev.
El a descoperit mutații neobișnuite în jurul receptorilor de șoareci care mediază creșterea hormonilor și factorul de creștere asemănător insulinei - modificări care ne-ar putea determina să ne gândim la modul de control al metabolismului la animale, limitând daunele care apar de obicei cu vârsta.
Va ridica balena record de astfel de indicii? Dimensiunea uriașă a balenei - 20 de metri lungime și până la sute de tone în greutate - creează unele probleme unice de interes pentru biologi precum Magalhaes și Gladyshev. De exemplu, dacă celulele sale arderea energiei la aceeași viteză cu celulele șoarecilor, căldura în exces ar fierbe apa din jur, astfel încât evoluția a produs un metabolism lent și o temperatură corporală scăzută în balenă.
Un astfel de corp uriaș te expune și la un risc imens de cancer, datorită matematicii simple: cu cât ai mai multe celule, cu atât sunt mai mari șansele să dezvolți mutații dăunătoare. (De fapt, un studiu a constatat chiar că persoanele înalte sunt ușor mai susceptibile de a dezvolta cancer decât persoanele scunde, din acest motiv.)
Iar problema se înrăutățește dacă trăiți mai mult, experimentați „mai multe diviziuni celulare, astfel încât șansele de cancer cresc dramatic”, spune Leonard Nanni de la Universitatea din California, Riverside, care studiază evoluția cancerului.
Grădina zoologică nemuritoare
Poate vreo creatură să trăiască pentru totdeauna?
Balena Bowhead poate trăi mai mult de două secole, făcându-l cel mai vechi mamifer. Dar cum se compară acest lucru cu alte tipuri de organisme? Un studiu al semințelor pinului bristlecone, care trăiește până la 4.700 de ani, nu a relevat nicio mutație celulară specifică care s-ar fi putut dezvolta în timp.
Animalele coloniale, cum ar fi coralii, pot trăi peste 4000 de ani. Dar polipii individuali nu vor dura mai mult de câțiva ani.
Scoica de mină este considerată cel mai vechi animal solitar. Acest ficat oceanic lung avea 507 de ani când biologii l-au recuperat din apele de coastă din apropierea Islandei în 2006.
Pe baza ritmului uman de dezvoltare a cancerului, toate balenele mari ar trebui să fie pline de tumori înainte de naștere - dar continuă să trăiască și să trăiască. Acest fapt este cunoscut sub numele de „paradoxul Peto” și sugerează că balenele, ca șobolanii aluniți goi, au trucuri evolutive viclene în mâneci pentru a face față mutațiilor dăunătoare.
Dacă le puneți în contextul altor animale, ele vor trăi mult. Acestea trebuie să aibă unele mecanisme de suprimare a creșterii tumorilor, pe care noi nu le avem.
Aceste mecanisme și multe altele Magalhaes încearcă să le găsească, analizând genomul balenei. Inițial, a încercat să experimenteze cu țesături. Și în cele din urmă a găsit o echipă care făcuse deja legături cu vânătorii inuit.
Pentru a-și păstra tradițiile, comunitățile indigene din jurul zonei arctice capturează și ucid în fiecare an un număr limitat de balene arc. Deși inițial erau suspicioși față de cei din afară, vânătorii au fost de acord să ajute oamenii de știință să ia o parte din țesuturile din pradă.
Chiar și după colectarea materialului, grupul s-a confruntat cu provocarea extraordinară a secvențierii genetice. Având în vedere volumul mare de date, sarcina era asemănătoare cu felierea a sute sau mii de copii ale Moby Dicks și apoi aranjarea secvențelor individuale în ordine semnificativă.
Rezultatul a fost o serie de descoperiri care ar putea deschide calea pentru viitoarea medicină. Oamenii de știință au văzut un interes deosebit pentru modificările unei gene numite ERCC1. Această genă este cunoscută pentru codificarea instrumentelor moleculare care pot repara secțiuni mici ale unui genom deteriorat. Se pare că o singură mutație a balenelor arcade a făcut un pas mai departe și poate preveni acumularea mutațiilor dăunătoare care cauzează cancer.
Oamenii de știință au descoperit, de asemenea, modificări ale genei PCNA, care este implicată în proliferarea celulară. Codifică o proteină care acționează ca un fel de clemă care conectează mașinile moleculare care declanșează replicarea ADN-ului. Balenele Bowhead au regiuni duplicate ale acestei gene, iar mutațiile lor par să ajute la interacțiunea cu alte părți ale instrumentului de reparare a ADN-ului.
Oamenii de știință au sugerat că această schimbare poate provoca creșterea celulelor fără daunele care apar de-a lungul anilor. Având în vedere alte adaptări importante, acest lucru ar putea ajuta balenele să reducă stresul celular, care la rândul său ar putea duce la o viață lungă la mamifere.
Un semn de longevitate
De-a lungul Atlanticului, la Harvard, Gladyshev și-a efectuat recent propriul studiu al „transcriptomului” balenelor cu arc; nu numai prin studierea genelor, ci și prin studierea activității acestora. Dacă vedeți că anumite gene sunt deosebit de active, știți că ele pot juca, de asemenea, un rol important în îmbătrânire. Omul de știință a găsit aceleași tipuri de modificări în sistemul de semnalizare a insulinei pe care le-a observat la liliecii lui Brandt.
„Poate că așa se schimbă setarea metabolică a celulelor, cumva acestea devin de lungă durată. Cu toate acestea, aceste constatări necesită o analiză atentă. Rezultatele conduc la „un semn de longevitate”, potrivit omului de știință, și, prin urmare, pot fi utilizate în cercetări ulterioare.
Aceste descoperiri au atras atenția unor figuri cheie din medicină. Francis Collins, directorul Institutelor Naționale de Sănătate din SUA, a fost impresionat, scriind că opera lui Gladyshev ne duce „direct la pragul noilor descoperiri despre viața sănătoasă și lungă”.
Dincolo de acest prag, putem descoperi multe modalități posibile de a ne îmbunătăți tratamentul. Gladyshev susține că am putea vedea dacă un fel de dietă sau exerciții fizice ne pot ajuta corpurile să dezvolte o durată de viață asemănătoare balenelor.
De exemplu, unii au susținut că postul sau „restricția calorică” încetinește procesul de îmbătrânire și ar fi interesant să comparăm modificările metabolice pentru a vedea dacă seamănă cu cele care permit balenelor să trăiască atât de mult. În acest sens, balenele arcul ar putea fi ghidurile noastre către o viață lungă și fericită.
În plus, aceste creaturi de lungă durată ne-ar putea inspira pentru tratamente mai radicale. Primul pas, spune de Magalhaes, va fi creșterea țesutului uman cu mutații observate la balenele bowhead, liliacul lui Brandt și șobolanul alunecat gol.
„Dacă schimbăm proteinele umane pentru a semăna cu animalele, putem vedea modificări ale ADN-ului”, spune el. „Și aș vrea să iau genele de balenă bowhead și să le pun în șoareci pentru a vedea dacă trăiesc mai mult”.
După aceste teste inițiale, următorul obstacol va fi găsirea unei modalități de a crea aceleași schimbări într-un corp uman extrem de complex, poate cu medicamente care imită efectele genetice.
În unele cazuri, organisme precum drojdia pot fi modificate genetic pentru a crește proteinele de interes în cuve mari care se vor autopurifica pentru uz uman sau se pot găsi medicamente care imită aceste efecte.
În viitor, terapia genică ne poate permite chiar să fixăm ADN-ul oamenilor vii; am putea împrumuta mutații genetice de la balenele arc pe care le produc de milioane de ani. Având în vedere progresele recente în terapia genică, „nu există niciun motiv să credem că acest lucru este imposibil”.
Evident, cel mai dificil lucru este înainte. În timp ce suntem relativ strâns legați dintr-o perspectivă evolutivă, ceea ce funcționează pentru balenă sau șobolan cu cârtiță goală poate funcționa în mod limitat sau deloc pentru corpul uman.
„Puteți găsi întotdeauna diferite moduri în care diferite organisme suprimă cancerul - dar dacă acestea vor fi utile din punct de vedere terapeutic, nu puteți ști în prealabil”, spune Nanni.
Răspunsul natural la cancer a fost dezvoltat printr-un „proces fericit”, în care o soluție unică provine din circumstanțele unice ale fiecărui organism individual. Cu toate acestea, el salută o nouă abordare a găsirii soluțiilor în natură.
„Cred că biologii cancerului încep să înțeleagă că încorporarea ideilor evolutive va fi un efort fructuos.”
De Magalhaes și Gladyshev nu își fac iluzii cu privire la complexitatea drumului - dar nu își pierd speranța. „Istoria este plină de afirmații ale experților care au crezut că unele lucruri erau imposibile și au ajuns să fie greșite”, spune de Magalhaes.
Gândiți-vă la starea medicinii în urmă cu 120 de ani, când unele dintre balenele arcade de astăzi erau doar copii. Pe atunci, infecțiile care puneau viața în pericol erau obișnuite. Astăzi antibioticele sunt folosite pentru a le trata cu succes.
În cele din urmă, de Magalhaes vede îmbătrânirea ca fiind boala supremă - o boală care poate fi vindecată singură.
„Nu extindem doar perioada de degradare”, spune el. „Vrem ca cei de 70 de ani să aibă sănătatea celor de 50 de ani - acesta este obiectivul”.
Poate că în 2120 vom privi înapoi, întrebându-ne la primii pași către acest obiectiv.
