Az öregedés győzelme régóta emberi álom. A tudósok azonban számos tanulmány ellenére még mindig nem értik teljesen, miért az életkor előrehaladtával a test funkciói fokozatosan megszakadnak és a szervek meghibásodnak. A "Lenta.ru" egy új munkahelyről beszél, amely megmagyarázza az örök fiatalság lehetetlenségét a modern valóságban.
Az emberi öregedés biológiájának egyik legfontosabb felfedezése több mint 50 évvel ezelőtt történt. 1961-ben a kaliforniai egyetem anatómiai professzora, Leonard Hayflick felfedezte, hogy az emberi sejtek körülbelül 50 osztódás után pusztulnak el, és amikor ehhez a ponthoz közelednek, az öregedés jeleit mutatják. Ezt a jelenséget a telomerek - a kromoszómák végeinek - rövidülésével társítják, amelyek megvédik a DNS létfontosságú részét a károsodástól. Amikor a telomerek teljesen eltűnnek, a sejt elindít egy önpusztító mechanizmust.
Noha egyes öregedésgátló aktivisták továbbra is a telomer rövidülését vélik a lassú hanyatlás és az azt követő halálozás fő okának, a tudósok más elméleteket is javasoltak. Például a mutációk fokozatos felhalmozódása a DNS-ben, evolúciós programozás vagy a szabad gyökök hatása. Annak ellenére, hogy csaknem fél évszázad telt el a Hayflick-határ felfedezése óta, még mindig nincs teljes megértés arról, hogy mi teszi az élő szervezeteket pontosan öregedővé.
Brett Augsburger, az Egyesült Államok Auburn Egyetemének gerontológusa új megközelítést dolgozott ki az öregedés okainak tisztázására. Írásában, amelynek előnyomtatását a bioRxiv.org adattárban tették közzé, azt javasolta, hogy a probléma megoldásának kulcsa az egyensúlyhiányos termodinamika lehet, amely olyan rendszereket ír le, amelyek nincsenek termodinamikai egyensúlyban. A tudós szerint a várható élettartam a biológiai molekulák pusztulásának sebességétől és az információ elkerülhetetlen elvesztésétől függ. Világossá válik, miért lehetetlen az öregedés fölötti győzelem a közeljövőben: az alapvető fizikai törvények elkerülhetetlenné teszik a test kopását.
Az új megközelítés elmagyarázza az öregedés más modelljeiben felmerülő paradoxonok egy részét, valamint feltárja az eldobható harcsa elméletének alapvető hibáit, amelyet Thomas Kirkwood angol biológus javasolt 1977-ben.
Az eldobható szóma elmélet feltételezi, hogy a testnek bizonyos mennyiségű energiával kell rendelkeznie az anyagcsere, a szaporodás, a gyógyulás és más funkciók fenntartásához. Mivel az étel mennyisége mindig korlátozott, kompromisszumot kell kötnie. Mivel a regenerációért felelős mechanizmusok nem kapnak elegendő energiát, a test öregedni kezd. Egyes szakértők úgy vélik, hogy a korlátozó erőforrás az idő, nem pedig az energia. Ebből a szempontból minden szervezet számára megvan a terhesség optimális időtartama, amikor az utódok életképesebbek lesznek. Ez azonban korlátozza a növekedésre és fejlődésre fordítható idő mennyiségét. Így a fejlődés sebességét és a terhességi időszakot a természetes szelekció befolyásolja. A terhesség felgyorsítása korlátozza az időtsejtkárosodás helyrehozására fordítják. Ez viszont hibák felhalmozódásához és a várható élettartam csökkenéséhez vezet a hosszú vemhességi idejű organizmusokhoz képest.
Kromoszómák telomerekkel
Promóciós videó:
Kép: Az Egyesült Államok Energetikai Minisztériumának emberi genomprogramja
A termodinamika második törvénye azt feltételezi, hogy az energia bármely formája hajlamosabb kevésbé rendezett állapotba kerülni - más szóval: az űrben szétszóródni. Bármely nem egyensúlyi rendszer, beleértve az élő szervezeteket is, az energiát ilyen módon átalakítja, amíg el nem éri az egyensúlyi pont - ebben az esetben a halál állapota. Sok lény képes elég hosszú ideig ellenállni az egyensúlyi állapotba való átmenetnek ahhoz, hogy fejlődjön és szaporodjon. Különböző fajok esetében ez az idő több órától évtizedig tart.
Hayflick határ, korlátozza a szomatikus sejtek osztódását
Egy élő organizmusban, a termodinamikai egyensúly állapotától távol, a szabad energia nagy biomolekulák kémiai kötéseiben koncentrálódik. Ez lehetővé teszi a különböző folyamatok folytatását, a fehérjék kibontásától és a DNS kibontásától a hidrolízisig, oxidációig és metilezésig. Auxburger olyan rendszert modellezett, amely bebizonyította, hogy a biomolekuláknak szükségszerűen le kell bomlaniuk, ami energiaeloszlást eredményez. Sőt, a testben bekövetkező bármely folyamat hozzájárul az egyensúlyi állapot megközelítéséhez, beleértve az elektromos impulzusok létrehozását is.
A munka szerzője arra a következtetésre jutott, hogy a molekulák helyreállításának mechanizmusai nem garantálják, hogy a DNS-ben található információ megmaradjon az egyes sejtekben, ezért ennek elkerülhetetlenül csökkentenie kell. Ennek eredményeként a szervezet vitalitása is csökken. Ha figyelembe vesszük, hogy a sejteket egyfajta természetes szelekció befolyásolja, akkor a DNS-mutációk miatt olyan helyzet állhat elő, amikor az egyes sejtek (a mitózis következtében osztódva) előnyöket nyernek más sejtekkel szemben, ami nem feltétlenül előnyös az egész ember számára. Eltávolításuk késleltetheti a negatív hatásokat, de idővel egyre több sejt hibás lesz. Ezért, ha a test elég sokáig él, nemcsak elkerülhetetlenül öregszik, hanem előbb-utóbb rákot is sújt.
A meztelen vakond patkányok, mint sok állat, rákban szenvednek.
Fotó: Roman Klementschitz / Wikipedia
Bizonyos állatfajok, például a meztelen vakond patkány (Heterocephalus glaber), feltételezhetően rákmentesek. Ez a vélemény azonban téves, mivel a rosszindulatú daganat megjelenéséhez idő kell. Nemrégiben megjelent egy cikk, amelyben a tudósok leírták az első rákos esetet H.glaber-ben.
A hosszú élettartamú gének keresése abból a szempontból haszontalan, hogy géntechnológiai módszerekkel történő szerkesztésük nem fogja jelentősen meghosszabbítani az olyan összetett szervezetek életét, mint az emberek. Ráadásul az ilyen manipulációk károsak lehetnek, ezért a szerző azt tanácsolja, hogy térjen el egy olyan megközelítéstől, amely a gének és az öregedés bizonyos jelei közötti kapcsolatok létrehozására összpontosít. Legjobb esetben a gének hiányos tényezõket jelentenek a hosszú élettartamban.
Hogyan lehet legyőzni az öregedést? Nagyon összetett és meghaladja a modern biotechnológia lehetőségeit. Mivel az életkori folyamatok az alapvető törvények következményei, még mindig irreális az öregedés hátterében álló okok kiküszöbölése. Hatékony megközelítés ebben az esetben DNS-könyvtárak létrehozása lehet, amelyek az ép génekről tárolnak információkat. Ennek alapján a fiatal őssejtek szintetizálhatók egy régi organizmusba történő transzplantáció céljából. Auxburger szerint az ilyen módszerek hatékonyabbak, mint a meglévők.
Alekszandr Enikeev