Остаряваме по причина, но в резултат на специална биологична програма. Но в света има африкански гол мол плъх, подобно на мишка животно, неспособно да остарее.
Учените разбраха защо хората остаряват, но багерите не.
Ето какво пише за това Jared Sluyter:
Животът на отделен индивид, отделен индивид от биологичен вид, е много ценно нещо, но има неща, които са още по-важни. А именно самата гледка. Това е всъщност пълният набор от гени (това се нарича геном), който се съдържа във всеки индивид от този вид и всъщност определя какво е то.
По-правилно е да се разглеждат всякакви живи същества просто като временни съдове за гени, които са получили от родителите си и предават на децата си. За първи път в изрична форма подобна идея е формулирана вероятно от Ричард Докинс в неговата известна книга „Егоистичният ген“.
По правило интересите на генома и неговия временен носител (живо същество) съвпадат. Но понякога това не става. И тогава веднага става ясно кой е шефът - разбира се геномът.
Ако геномът на даден вид е в опасност или видът просто трябва да се развие, тогава носителят може да бъде жертва безопасно - следващите поколения ще „родят нови“.
Промоционално видео:
В резултат на това съм сигурен, че геномите на повечето (ако не и на всички) живи същества съдържат специални вредни програми. От което самите същества нямат нищо добро, но които са необходими за развитието на вида. На първо място, програми за смърт, които осигуряват смяната на поколенията и съответно еволюцията. И понякога те се подреждат по „бърз“начин - например в едногодишни растения, които умират, убити от собствените си семена, след като узряват, а понякога - по „бавен“начин. А най-гадната програма за самоубийство е програмата за стареене. Поради което много видове, включително вас и мен, се "влошават" с възрастта и в крайна сметка умират.
Фактът, че остаряваме по някаква причина, но в резултат на дейността на специална биологична програма, не е очевидно нещо и изисква доказателство. Опитах се да го изградя „по противоречие“, показвайки ви пример за животно, което изключи програмата за стареене за себе си. Защото вече няма нужда толкова много да ускорява собствената си еволюция - той вече е добър! Това, като вас и мен, е бозайник, доста близък роднина на обикновена мишка - африкански гризач, гол плъх мол! Ако мишката живее 2-3 години, успява да стане напълно остаряла през това време и умира от старост, тогава мол плъх живее повече от 30 години, а ако понякога показва някои признаци на стареене, тогава те обикновено не са фатални. Повечето биолози са съгласни, че голият мол плъх е вечно животно (добре,или по-научно, животно с незначително остаряване).
И сега, в нашата поредица, дойде време да отговорим на основния „въпрос за копачите“: как го направи? Как е изключил остаряването си ??!
Преди няколко години не бих имал какво да кажа по тази тема. Но през 2017 г. в едно от най-престижните научни списания в света „Физиологични прегледи“успяхме да публикуваме теоретична работа, обясняваща феномена на нестареенето на голи къртици. В края на 2017 г. бе издадена руска версия.
Всичко започна, както винаги, с митохондриите. Това са такива малки електроцентрали, които са във всяка клетка и с които дишаме. Надявам се, че ще има отделен епизод от нашата поредица за тях. Изследването на митохондриите е основната специалност на академик Владимир Петрович Скулачев. Всъщност в неговата лаборатория в края на 60-те се разбра как работят. През последните 20 години академикът, освен митохондриите, се интересува от проблемите на стареенето и, разбира се, положи титанични усилия, за да проведе експеримент с митохондриите на голия мол плъх. Трябва да отбележа, че митохондриите са много силно свързани със стареенето, но повече за това в следващата серия.
Изследването на митохондриите на голия мол плъх е увенчано с успех. В института в Берлинския зоопарк бяха проведени експерименти върху молни плъхове, а служител на Владимир Скулачев, известният биолог Михаил Високий, който специално беше пристигнал от Москва за това, успя да вземе проба от тъканта на мол плъх и да измери различни параметри на митохондриите в тази тъкан. В тях нямаше нищо особено интересно, освен леко странна крива, показваща скоростта на усвояване на кислорода от митохондриите (те също дишат) при определени условия.
Връщайки се в Москва, Михаил показа тази крива на лидера, на когото тя също напомни нещо, но какво точно - не можеха да си спомнят. Така биолозите пробиха мозъка си, докато не показаха графиката на друг колега, ръководителя на клетъчната биоенергийна лаборатория Борис Черняк, който е известен с това, че никога не забравя нищо (добре, поне ако е свързано с митохондрии, дишане и живи клетки). Той погледна и веднага каза - точно същата крива може да се получи, като се регистрира дишането на митохондриите на новородени плъхове!
И тук Владимир Петрович имаше една идея. Улавяйки го толкова много, че той се събра и отиде в Берлин, за да погледне лично голия плъх.
Какво намери? Че той (къртицата) е гол. И знаете ли на кого изглежда той заради това?
Погледнете снимката на гол мол плъх. И наблизо - изобщо не копачи. Това са новородени плъхове. Вижте колко са подобни? След няколко дни кученцата ще пораснат, ще се обличат с козина и ще се превърнат в нормални плъхове. А копачите не са. Той ще остане такъв за цял живот и ще остане, все едно, новородено.
По-нататъшното разследване показа, че плъховете на къртиците имат повече от 40 признака на такова "новородено" или "детство" в сравнение с плъхове. Ето някои от тях:
- Ниско тегло в сравнение с други видове от семейството.
- Липса на коса (гризачите винаги я имат).
- Липса на предсърдия.
- Ограничена способност за поддържане на постоянна телесна температура (както при новородените бозайници).
- Високи познавателни способности (любопитство).
- Ниска чувствителност към болка.
- Способността на невроните да регенерират и увеличават живота на невроните.
- Няма спад с възрастта на инсулиноподобния фактор на растеж 2 (IGF2).
- Не намалява с възрастта нивата на супероксид дисмутази 1 и 2, както и каталаза.
- А също и няколко десетки повече външни, физиологични и биохимични признаци.
Тоест, оказва се, че мол плъхът е спрял програмата на своето индивидуално развитие на етапа на новородено гризач. Подобно явление е описано по-рано например за земноводните и се нарича неотения. Честно казано, трябва да се каже, че Владимир Скулачев не беше първият, който привлече вниманието към факта, че къртицата е неотонично животно. Преди него това е забелязано от Ричард Александър през 1991 г. и някои други учени. Но те изобщо не свързват това явление с дълголетието (Александър просто не е знаел за продължителността на живота на тези животни).
Забита в детството
Академик Скулачев формулира много проста идея: ако мол плъх спре на стадия на малките, тогава програмата му за индивидуално развитие просто не достига до момента, когато е време да започне да остарява. Децата не остаряват! Така получаваме най-важното доказателство: стареенето е част от програмата за развитие и живот на тялото. Същото като раждане, растеж, съзряване. И ако цялата тази програма бъде спряна, тогава и стареенето!
Това се случи с копачите. Ако това се случи с обикновен вид, той би изчезнал много скоро, защото при липса на стареене неговата еволюция ще се забави значително. И копачът спаси еусоциалността си. Животът в „мравуняшкия режим“се оказа толкова по-стабилен, че можеше да си позволи да изключи стареенето като еволюционен инструмент.
И изглежда, че в еволюцията на най-интересните видове биологични създания за нас - Homo sapiens - започна точно същата история, която се случи с голия мол плъх. Забелязали ли сте, че хората най-много приличат на … маймуни на бебето?
Възможно ли е да удължите живота и да останете млади за дълго? Според учените всичко е истинско, защото за петстотин години продължителността на живота на хората почти се е утроила. И все пак защо остаряваме?
Какво е стареенето?
Стареенето обикновено се нарича биологичен процес на постепенно намаляване или пълно спиране на жизнените функции на организма. Поради стареенето организмът се адаптира по-малко към околната среда, способността за регенериране на тъканите намалява, придобиват се заболявания и метаболитни нарушения.
Външният резултат от стареенето е увисване на мускулите, бръчки и сива коса.
Разбира се, можете да правите пластични операции, да използвате грим и да имате добър лекар, но не можете да изневерите на възрастта си. Трябва обаче да знаете - всеки старее по различен начин и това е заслугата на самия човек. Има мъже и жени на петдесетте им години, които изглеждат великолепно, а има и четиридесетгодишни, които изглеждат "доста над петдесет".
Теории и хипотези за стареене
Никой не знае точната причина защо остаряваме и оттам се раждат хипотези и спекулации - повече или по-малко подкрепени от научни данни. Всеки от тях има привърженици, но, най-вероятно, истинските причини ще бъдат в сливането на теориите.
На първо място, тялото застарява поради факта, че всяка клетка на тялото има своя собствена програма - как и колко пъти да я споделя, заменяйки „старите“с „новите новобранци“. Средно във всяка от клетките тези замествания се случват около седемдесет пъти.
Колко бързо ще се появят тези седемдесет пъти във всяка от клетките, зависи от тялото и метаболизма, от отношението ви към тялото си. Ако не следите здравето си, не се храните добре и сте изложени на вредни фактори на околната среда, клетките на тялото трябва да се обновяват по-често, ресурсът им се изчерпва по-бързо.
Например, кожата старее много по-бързо от чести и интензивни слънчеви изгаряния, когато придобие шоколадов оттенък и особено при рязко изгаряне и изгаряне.
Друга причина за стареенето се счита за стартирането на програма за самоунищожение на клетките поради активното им увреждане от фактори на околната среда и вътрешни нарушения. Увредената клетка е потенциално опасна за организма чрез дегенерация в тумор, следователно най-малките дефекти в клетките са старт на стартиране на „система за почистване“, а понякога това се извършва с много драстични мерки, с улавяне на всички съседни клетки и смърт на цели области в тъкани или органи.
Според този принцип увреждането на черния дроб възниква при прекомерна либация, увреждане на бронхите и белите дробове при пушене, увреждане на кръвоносните съдове при атеросклероза. Подобен принцип на клетъчната смърт действа по време на инфаркти или инсулти - това е смъртта на нежизнеспособни клетки.
Възможно ли е да са гени?
Генната теория за стареенето набира популярност сред научния свят днес, това би обяснило много - както стартирането на определен брой разделения, така и смъртта на клетките при увреждане и дори промяна в метаболизма с възрастта.
Ако можем да изолираме стареещия ген, сега, когато можем да комбинираме и променяме гените, можем да анулираме старостта. Вярно е, че премахването на смъртта заплашва да пренасели планетата и нейното унищожаване след няколко години. Но никой не иска да умре!
Защо остаряваме?
Докато не бъдат открити гените, предлагаме да се разгледат причините, които сближават с него. Повечето от тях сме създадени от нас самите.
Погледнете внимателно живота си - това е поредица от стресове с пренапрежение на нервната система, проблеми у дома и на работното място, деца с уроци и натъртвания, счупени колене - всичко това добавя към сивата ни коса. Стресът подкопава имунитета и здравето, нарушава съня - а хроничната липса на сън значително съкращава продължителността на живота. Ето защо, ако искате да живеете дълго време, научете как правилно да почивате и да се отпуснете.
Други причини за преждевременно стареене са намалената физическа активност и излишните килограми. Те отлагат мазнини в областта на сърцето и кръвоносните съдове, бъбреците и червата плуват с мазнини - това ще допринесе за вашето здраве и дълги години? Време е, вероятно, да преразгледате хранителните си навици, да ядете по-малко, да ходите на диета, да ходите по-често и да спортувате.
Пристрастяванията, които скъсяват и без това нашия кратък живот, също са цигарите и алкохолът, дори слабите. Смята се, че от една цигара животът става с осем минути по-кратък. Изчислете колко време от живота си вече сте пуснали в дима? И приемането на повече от една чаша сухо вино на ден е минус 24 часа от живота ви и минус хиляда чернодробни клетки, заслужава ли си съмнителното удоволствие от вашето здраве?
Друг "убиец" на тялото ви е … захар, този сладък кристален прах е толкова вреден, колкото цигарите. В крайна сметка ние го консумираме много повече, отколкото се изисква физиологично. Не бива обаче да го замествате с подсладители - те са още по-вредни.
Разбира се, слънчевата радиация, ултравиолетовите лъчи, замърсеният въздух и тежките метали в него и водата също влияят, обаче, цялото това влияние е незначително в сравнение с нашите собствени „експерименти“върху тялото. Трябва да помислите за това - повечето от причините за стареене зависят основно от нас.
Понякога има хора, за които обикновените закони и разпоредби не се прилагат - те могат без сън, не се заразяват с опасни инфекции по време на най-тежките епидемии. Въпреки това, няма човек, който да не е обект на стареене. Всички живи същества остаряват, унищожават се и загиват. И дори неодушевената природа: сгради, камъни, мостове и пътища - също постепенно се разпадат и изпадат в немилост. Очевидно застаряването е определен задължителен процес, често срещан за живата и неживата природа.
През 1865 г. немският физик Р. Клаузис хвърли светлина за първи път върху основните причини за това явление. Той постулира, че всички процеси в природата протичат асиметрично, еднопосочно. Разрушаването се случва само по себе си, а създаването изисква разход на енергия. Поради това ентропията непрекъснато расте в света - амортизацията на енергия и хаоса се увеличават. Този основен закон на естествознанието се нарича още вторият закон на термодинамиката. Според него за създаването и съществуването на всяка структура е необходим приток на енергия отвън, тъй като самата енергия има склонност да се разсейва в пространството (този процес е по-вероятно от създаването на подредени структури). Живите организми принадлежат към отворените термодинамични системи: растенията абсорбират слънчевата енергия и я превръщат в органични и неорганични съединения,животинските организми разграждат тези съединения и по този начин се осигуряват с енергия. В същото време живите същества са в термодинамично равновесие с околната среда, постепенно дават или разсейват енергия, доставяйки ентропия в световното пространство.
Оказа се обаче, че съществуването на живи организми не е напълно изчерпано от втория закон на термодинамиката. Моделите на тяхното развитие се обясняват с третия закон на термодинамиката, обоснован от изключителния белгийски учен И. Пригожин, родом от Русия: излишъкът от свободна енергия, погълната от отворена система, може да доведе до самоусложняване на системата. Има определено ниво на сложност, под което системата не може да възпроизведе свой собствен вид.
Живите организми в известен смисъл се противопоставят на растежа на ентропията и хаоса във Вселената, образувайки все по-сложни структури и натрупвайки информация. Този процес е обратен на процеса на стареене. Подобна борба с ентропията е възможна, очевидно, поради съществуването на безвредна генетична програма, която многократно се пренаписва и предава на бъдещите поколения. Жив организъм може да се сравни с книга, която непрекъснато се преиздава. Хартията, на която е написана книгата, може да се износва и да се разваля, но съдържанието й е вечно.
Безсмъртни бактерии
Когато говорихме за факта, че всички живи същества са обект на стареене, направихме неточност: има ситуации, при които това правило не се прилага. Например, какво се случва, когато жива клетка или бактерия се раздели наполовина по време на размножаването? То поражда още две клетки, които от своя страна се делят отново и така нататък ad infinitum. Клетката, която роди всички останали, нямаше време да остарее, всъщност остана безсмъртна. Въпросът за стареенето в едноклетъчните организми и непрекъснато разделящите се клетки, като репродуктивни или туморни клетки, остава отворен. А. Вейсман в края на деветнадесети век създаде теория, която постулира безсмъртието на бактериите и липсата на стареене в тях. днес много учени са съгласни с него, докато други го поставят под въпрос. Има достатъчно доказателства и за двете.
Ами многоклетъчните организми? В крайна сметка повечето от клетките им не могат постоянно да се делят, те трябва да изпълняват някои други задачи - да осигуряват движение, хранене, регулиране на вътрешните процеси. Това противоречие между необходимостта от специализация на клетките и запазването на тяхното безсмъртие е било разрешено от природата чрез разделяне на клетки на два вида. Соматичните клетки поддържат жизненоважни процеси в организма, а зародишните клетки се разделят, осигурявайки продължаването на рода. Соматичните клетки остаряват и умират, докато половите клетки са практически вечни. Съществуването на огромни и сложни многоклетъчни организми, съдържащи трилиони соматични клетки, по същество е насочено към осигуряване на безсмъртието на зародишните клетки.
Как протича стареенето на соматичните клетки? Американският изследовател Л. Хейфлик установява, че съществуват механизми, ограничаващи броя на деленията: средно всяка соматична клетка е способна на не повече от 50 деления, а след това остарява и умира. Постепенното стареене на целия организъм се дължи на факта, че всички негови соматични клетки са изчерпали броя на разпределените им деления. След това клетките остаряват, разграждат се и умират.
Ако соматичните клетки нарушават този закон, те се делят непрекъснато, възпроизвеждайки новите си копия многократно. Това не води до нищо добро - в края на краищата така се появява тумор в тялото. Клетките стават „безсмъртни“, но това въображаемо безсмъртие в крайна сметка се купува с цената на смъртта на целия организъм.
От мишка до слон
Проблемът със стареенето е пряко свързан с въпроса за различната продължителност на живота при различните организми. Немският физиолог М. Рубнер през 1908 г. е първият, който привлече вниманието на учените към факта, че големите бозайници живеят по-дълго от малките. Например, мишка живее 3,5 години, куче - 20 години, кон - 46, слон - 70. Рубнър обясни това с различни скорости на метаболизма.
Общият разход на енергия при различните бозайници през живота е приблизително един и същ - 200 kcal на 1 грам маса. Според Рубнър всеки вид е в състояние да обработва само определено количество енергия - изчерпвайки го, той умира. Метаболитната скорост и общата консумация на кислород зависят от размера на животното и повърхността на тялото. Масата се увеличава пропорционално на линейните размери на тялото, взети в куб, и площта в квадрат. Слонът се нуждае от много по-малко енергия, за да поддържа телесната си температура, отколкото равен брой мишки по тегло - общата телесна повърхност на всички тези мишки ще бъде значително по-голяма от тази на слон. Следователно слон може да си "позволи" много по-ниска метаболитна скорост от мишката. Този висок разход на енергия в мишката води до факта, че той изчерпва по-бързо енергийните резерви,от слон и животът му е много по-кратък.
По този начин има обратна връзка между скоростта на метаболизма на животното и продължителността на живота му. Ниското телесно тегло и високият метаболизъм водят до кратък живот. Този модел се нарича правило за повърхностна енергия на Rubner.
Въпреки убедителната простота на правилото, открито от Рубнър, много учени не бяха съгласни с него. Те се съмняваха, че правилото обяснява причините за стареенето на всички живи организми - има много изключения от него. Например, човек не се подчинява на този закон: общият му разход на енергия е много голям, а продължителността на живота му е четири пъти по-дълга, отколкото трябва да бъде при такава размяна. Каква е причината за това? Причината едва наскоро стана ясна.
С кислорода трябва да се работи внимателно
Има още един фактор, който определя живота им - това е парциалното налягане на кислорода. Концентрацията на кислород във въздуха е 20,8 процента. Намаляването или увеличаването на тази цифра е възможно само в тесни граници, в противен случай живите организми умират. Добре известно е, че липсата на кислород е фатална за живите. Но малцина са наясно с опасността от нейното превишаване. Чистият кислород убива лабораторните животни в рамките на няколко дни, а при налягане от 2-5 атмосфери този период се намалява до часове и минути. Така че този газ е не само необходим за живота, той може да бъде и ужасна универсална отрова, която убива всички живи същества. Много учени смятат, че атмосферата на Земята в ранния период на своето развитие не съдържа кислород и именно това обстоятелство допринесе за появата на живот на нашата планета. Според груби оценки на експерти,Богата на кислород атмосфера на Земята се е образувала преди около 1,4 милиарда години в резултат на жизнената активност на примитивните организми, способни на фотосинтеза. Те абсорбираха слънчевата енергия и въглеродния диоксид и отделяха кислород. Съществуването им създаде предпоставките за появата на други видове живи организми - тези, които консумират кислород за дишане. Живите същества обаче трябваше да се погрижат да неутрализират токсичността на това вещество.за неутрализиране на токсичността на това вещество.за неутрализиране на токсичността на това вещество.
Самата молекула на кислорода и продуктът на нейното пълно намаляване с водород - вода - не са токсични. Редукцията на кислорода обаче протича по такъв начин, че на почти всички етапи на процеса се образуват продукти, които увреждат клетките: супероксиден анионен радикал, водороден пероксид и хидроксилен радикал. Те се наричат реактивни видове кислород. Организмите, които използват кислород за дишане, като използват ензими и протеинови катализатори, предотвратяват производството на тези вещества или намаляват вредното им въздействие върху клетките.
Американските биохимици Дж. Маккорд и И. Фридович през 1969 г. откриват, че основната роля в тази защита се играе от ензима супероксид дисмутаза. Този ензим превръща супероксидните анионни радикали в по-безвреден водороден пероксид и молекулен кислород. Водородният пероксид веднага се разрушава от други ензими - каталаза и пероксидази.
Откриването на механизма на неутрализиране на реактивните кислородни видове даде ключ на други изследователи да разберат проблемите на радиобиологията, онкологията, имунологията и геронтологията. Английският изследовател Д. Харман изложи така наречената теория за свободните радикали на стареенето. Той предположи, че свързаните с възрастта промени в клетките се дължат на натрупването на щети, причинени от свободните радикали - фрагменти от молекули, които имат неспарен електрон и следователно имат повишена химическа активност. Такива свободни радикали могат да се образуват в клетките под въздействието на радиация, определени химични реакции и температурни промени. Но основният източник на свободни радикали в тялото е намаляването на кислородната молекула. Следователно можем да кажем, че стареенето като цяло е следствие от разрушителното, токсично въздействие на кислорода върху тялото, т.е.която постепенно се увеличава с възрастта.
Биохимия на стареене
След като стана ясно, че супероксиддисмутазата играе ролята на „ензим против стареене“в клетката, изследователите се питаха дали активността на този ензим е основната причина за възрастовите промени и разликите в продължителността на живота? Очакваше се, че с възрастта ензимната активност намалява и разрушителният ефект на кислорода се увеличава. Оказа се обаче, че активността на супероксиддисмутазата в повечето случаи се променя много малко с възрастта.
Натрупването на свързани с възрастта промени в клетките зависи от съотношението на два процеса: образуването на свободни радикали и тяхното неутрализиране. „Фабриките“на свободните радикали са малки удължени тела вътре в клетката - митохондриите, нейните енергийни станции. Д. Харман нарече тези структури молекулярния часовник на клетката: колкото по-бързо произвежда производството на радикали в тях, толкова по-бързо се въртят ръцете на часовника и толкова по-малко време трябва да живее клетката. При видове с кратък живот митохондриите работят много активно, образуват се повече радикали и увреждането на клетъчните структури се натрупва по-бързо, което води до преждевременното й стареене. Например, в домашната муха митохондриите произвеждат радикали 24 пъти по-интензивно, отколкото в кравата. Изследователите проведоха експеримента:домашните мухи се държат в атмосфера на чист кислород (това значително ускорява стареенето) и наблюдават какво се случва с митохондриите. Системата за защита срещу реактивни кислородни видове работи доста надеждно, но отделни радикали, които не са имали време да взаимодействат с антиоксидантните ензими, постоянно се промъкват през нея. Причината за този проблем е очевидно вторият закон на термодинамиката, който изключва сто процента ефективност на енергийните процеси. Веднъж образувани в клетката, радикалите увреждат вътрешните й структури, както и мембраните на самите митохондрии, което увеличава изтичането. В резултат на това има все повече и повече реактивни видове кислород и те постепенно унищожават клетката. Това, което наричаме стареене, се случва. Системата за защита срещу реактивни кислородни видове работи доста надеждно, но отделни радикали, които не са имали време да взаимодействат с антиоксидантните ензими, постоянно се промъкват през нея. Причината за този проблем е очевидно вторият закон на термодинамиката, който изключва сто процента ефективност на енергийните процеси. Веднъж образувани в клетката, радикалите увреждат вътрешните й структури, както и мембраните на самите митохондрии, което увеличава изтичането. В резултат на това има все повече и повече реактивни видове кислород и те постепенно унищожават клетката. Това, което наричаме стареене, се случва. Системата за защита срещу реактивни кислородни видове работи доста надеждно, но все още отделни радикали непрекъснато се промъкват през нея, които не са имали време да взаимодействат с антиоксидантните ензими. Причината за този проблем е очевидно вторият закон на термодинамиката, който изключва сто процента ефективност на енергийните процеси. Веднъж образувани в клетката, радикалите увреждат вътрешните й структури, както и мембраните на самите митохондрии, което увеличава изтичането. В резултат на това има все повече и повече реактивни видове кислород и те постепенно унищожават клетката. Това, което наричаме стареене, се случва.вторият закон на термодинамиката, който изключва сто процента ефективност на енергийните процеси. Веднъж образувани в клетката, радикалите увреждат вътрешните й структури, както и мембраните на самите митохондрии, което увеличава изтичането. В резултат на това има все повече и повече реактивни видове кислород и те постепенно унищожават клетката. Това, което наричаме стареене, се случва.вторият закон на термодинамиката, който изключва сто процента ефективност на енергийните процеси. Веднъж образувани в клетката, радикалите увреждат вътрешните й структури, както и мембраните на самите митохондрии, което увеличава изтичането. В резултат на това има все повече и повече реактивни видове кислород и те постепенно унищожават клетката. Това, което наричаме стареене, се случва.
Скоростта на „доставяне“на радикали в клетката също нараства в различни органи на бозайниците с напредване на възрастта на организма. Количеството свободни радикали, образувани в клетката, очевидно, колкото е по-голямо, толкова по-високо е нивото на консумация на кислород или интензивността на метаболизма. Американският геронтолог Р. Кътлър и неговите колеги показаха, че продължителността на живота на животните и хората се определя от съотношението на активността на супероксид дисмутазата и скоростта на метаболизма. Стана ясно защо при някои видове с високо ниво на разход на енергия, включително хора, продължителността на живота не се вписва в енергийното правило на повърхността на Rubner. Високото ниво на активност на супероксид дисмутазата предпазва хората и животните с интензивен метаболизъм от преждевременно стареене.
Отговори на въпроси
Новата теория за остаряването даде възможност да се намери обяснение на някои факти, които са добре известни на геронтолозите, но останаха неразбираеми. Например, защо животните, хранени с нискокалорична, но балансирана диета, живеят по-дълго от тези, хранени достатъчно? Отговорът беше очевиден - тъй като ограниченото хранене намалява интензивността на метаболизма и съответно забавя натрупването на щети в клетките. Зависимостта на скоростта на стареене от околната температура при животни, които не могат да регулират телесната температура, също стана ясно. Високата температура поддържа високия им метаболизъм. И така, плодовата муха на Drosophila се излюпва от ларвата при температура 10 градуса и се развива в възрастно насекомо, остарява и умира в рамките на 177 дни, а при температура 20 градуса - в рамките на 15 дни. При земен червей, когато телесната му температура се повиши от 15 градуса до 30 градуса, консумацията на кислород се увеличава 2,5 пъти. В същото време активността на супероксид дисмутазата се увеличава с 28 процента, но животът на червея все още се съкращава.
По-дългата продължителност на живота на жените в сравнение с мъжете (средно за 10 години) беше свързана с по-нисък метаболитен процент в красивата половина на човечеството. Феноменът на дълголетието в планинските райони също се обяснява добре с по-ниската метаболитна скорост при хората, живеещи на тънък въздух: съдържанието на кислород там е по-малко, отколкото в равнините.
Оказа се, че клетките в едно и също човешко тяло също имат различни периоди от време: колкото повече супероксидна дисмутаза в клетките, толкова по-малка е степента на увреждане на клетките от реактивни видове кислород, толкова по-дълго живеят клетките. Следователно, някои кръвни клетки, например, живеят няколко часа, а други няколко години.
Освен това беше възможно да се обясни едно любопитно явление, което изследователите откриха отдавна: промените в организма по време на естествено стареене са подобни на действието на йонизиращата радиация. Причината стана очевидна: в края на краищата, когато е изложена на радиация, водата се разлага с образуването на реактивни видове кислород, които започват да увреждат клетките.
Всичко това даде възможност да се разработи стратегия за търсене на средства против стареене. Например, беше възможно да се увеличи живота на лабораторни животни с един и половина пъти чрез въвеждане на силни антиоксиданти в диетата им. Антиоксидантите като супероксид дисмутаза, които са ензими, трябва да бъдат особено ефективни. Въвеждането на супероксид дисмутаза в тялото на животните ги предпазва от токсичните ефекти на кислорода и увеличава техния живот. Това дава надежда, че антиоксидантите могат да бъдат използвани в борбата срещу стареенето на човека. Може би след известно време възрастните хора ще ги приемат по същия начин като витамините, за да подобрят благосъстоянието си и да забавят процеса на стареене.