Sejr over aldring er en langvarig menneskelig drøm. På trods af adskillige undersøgelser forstår forskere stadig ikke fuldt ud, hvorfor kroppens funktioner gradvist forstyrres med alderen, og organer svigter. "Lenta.ru" taler om et nyt job, der forklarer umuligheden af evig ungdom i moderne virkelighed.
En af de vigtigste opdagelser i biologien om menneskelig aldring blev gjort for over 50 år siden. I 1961 opdagede anatomiprofessor ved University of California, Leonard Hayflick, at humane celler dør efter omkring 50 divisioner, og når de nærmer sig dette punkt, viser de tegn på aldring. Dette fænomen har været forbundet med forkortelsen af telomerer - enderne af kromosomer, der beskytter en vital del af DNA mod skader. Når telomerer forsvinder helt, starter cellen en selvdestruktionsmekanisme.
Selvom forkortelse af telomere stadig antages af nogle anti-aldringsaktivister at være den vigtigste årsag til langsomt henfald af kropsfunktioner og efterfølgende død, har forskere foreslået andre teorier. For eksempel den gradvise ophobning af mutationer i DNA, evolutionær programmering eller indflydelsen af frie radikaler. På trods af at næsten et halvt århundrede er gået siden opdagelsen af Hayflick-grænsen, er der stadig ingen fuld forståelse for, hvad der præcist får levende organismer til at ældes.
Gerontolog Brett Augsburger fra Auburn University i USA har udviklet en ny tilgang til at belyse årsagerne til aldring. I sit papir, hvor et fortryk blev offentliggjort i bioRxiv.org-arkivet, foreslog han, at nøglen til løsning af problemet kunne være ikke-ligevægtig termodynamik, som beskriver systemer, der ikke er i termodynamisk ligevægt. Ifølge forskeren afhænger den forventede levetid af ødelæggelseshastigheden for biologiske molekyler og det uundgåelige tab af information. Det bliver klart, hvorfor sejr over aldring er umulig i den nærmeste fremtid: grundlæggende fysiske love gør slid på kroppen uundgåelig.
Den nye tilgang forklarer nogle af de paradokser, der opstår i andre aldringsmodeller, samt afslører de grundlæggende fejl i teorien om engangs soma, som blev foreslået i 1977 af den engelske biolog Thomas Kirkwood.
Den engangs soma teori antager, at kroppen skal have en vis mængde energi for at opretholde stofskifte, reproduktion, genopretning og andre funktioner. Da mængden af mad altid er begrænset, skal du gå på kompromis. Da mekanismerne, der er ansvarlige for regenerering, ikke modtager nok energi, begynder kroppen at ældes. Nogle eksperter mener, at den begrænsende ressource er tid, ikke energi. Ifølge dette synspunkt er der en optimal varighed af graviditeten for hver organisme, når afkomene vil være mest levedygtige. Det begrænser dog den tid, du kan bruge til vækst og udvikling. Således påvirkes udviklingshastigheden og drægtighedsperioden af naturlig udvælgelse. Accelererende graviditet begrænser tidentildelt til reparation af celleskader. Dette fører igen til ophobning af defekter og et fald i forventet levealder sammenlignet med organismer med en lang drægtighedsperiode.
Kromosomer med telomerer
Salgsfremmende video:
Billede: US Department of Energy Human Genome Program
Den anden lov om termodynamik antyder, at enhver form for energi har tendens til at gå i en mindre ordnet tilstand - med andre ord at sprede sig i rummet. Ethvert ikke-ligevægtssystem, herunder levende organismer, vil transformere energi på denne måde, indtil et ligevægtspunkt er nået - i dette tilfælde dødsstaten. Mange væsner er i stand til at modstå overgangen til en ligevægtstilstand længe nok til at udvikle sig og reproducere. For forskellige arter tager denne tid fra flere timer til årtier.
Hayflick-grænse, begrænsende deling af somatiske celler
I en levende organisme, langt fra tilstanden med termodynamisk ligevægt, er fri energi koncentreret i de kemiske bindinger i store biomolekyler. Dette gør det muligt at fortsætte med forskellige processer, fra udfoldning af proteiner og DNA, der løsnes til hydrolyse, oxidation og methylering. Auxburger modellerede et system, der viste, at biomolekyler uundgåeligt skal nedbrydes, hvilket resulterer i energiforbrug. Desuden bidrager alle processer, der forekommer i kroppen, til tilgangen til en ligevægtstilstand, herunder generering af elektriske impulser.
Forfatteren af arbejdet kom til den konklusion, at mekanismerne til gendannelse af molekyler ikke garanterer, at informationen indeholdt i DNA vil blive bevaret i individuelle celler, derfor skal den uundgåeligt falde. Som et resultat reduceres organismens vitalitet også. Hvis vi tager i betragtning, at celler er påvirket af en slags naturlig selektion, kan der på grund af mutationer i DNA opstå en situation, hvor individuelle celler (opdelt som et resultat af mitose) får fordele i forhold til andre celler, hvilket ikke nødvendigvis er gavnligt for personen som helhed. Fjernelse af dem kan forsinke de negative virkninger, men med tiden bliver flere og flere celler defekte. Derfor, hvis kroppen lever længe nok, bliver den ikke kun uundgåeligt gammel, men før eller senere er den ramt af kræft.
Nøgne muldvarprotter har, ligesom mange dyr, kræft.
Foto: Roman Klementschitz / Wikipedia
Visse dyrearter, såsom den nøgne molrotte (Heterocephalus glaber), menes at være fri for kræft. Denne opfattelse er imidlertid fejlagtig, da det tager tid for en ondartet tumor at dukke op. En artikel blev for nylig offentliggjort, hvor forskere beskrev det første tilfælde af kræft i H.glaber.
Søgningen efter gener med lang levetid er ubrugelig i den forstand, at redigering af dem ved hjælp af gentekniske metoder ikke i væsentlig grad forlænger levetiden for sådanne komplekse organismer som mennesker. Desuden kan sådanne manipulationer være skadelige, så forfatteren anbefaler at bevæge sig væk fra en tilgang, der fokuserer på at etablere forbindelser mellem gener og visse aldringstegn. I bedste fald repræsenterer gener et ufuldstændigt sæt faktorer med lang levetid.
Hvad kunne være måden at slå aldring på? Meget kompleks og ud over mulighederne i moderne bioteknologi. Da aldersprocesser er en konsekvens af grundlæggende love, er det stadig urealistisk at fjerne årsagerne til aldring. En effektiv tilgang i dette tilfælde kan være oprettelsen af DNA-biblioteker, der lagrer information om intakte gener. På deres basis kan unge stamceller syntetiseres til transplantation i en gammel organisme. Ifølge Auxburger er sådanne metoder mere effektive end eksisterende.
Alexander Enikeev