Победата над остаряването е дългогодишна човешка мечта. Въпреки това учените, въпреки многобройните проучвания, все още не разбират напълно защо с възрастта функциите на тялото постепенно се нарушават и органите отказват. "Lenta.ru" говори за нова работа, която обяснява невъзможността за вечна младост в съвременната реалност.
Едно от най-важните открития в биологията на човешкото стареене е направено преди повече от 50 години. През 1961 г. професорът по анатомия в Калифорнийския университет Леонард Хейфлик открива, че човешките клетки умират след около 50 деления и когато наближат тази точка, те показват признаци на стареене. Това явление е свързано със съкращаването на теломерите - краищата на хромозомите, които предпазват жизненоважна част от ДНК от увреждане. Когато теломерите напълно изчезнат, клетката стартира механизъм за саморазрушаване.
Въпреки че някои активисти за борба със стареенето все още смятат, че съкращаването на теломерите е основната причина за бавен спад и последваща смърт, учените предлагат други теории. Например постепенното натрупване на мутации в ДНК, еволюционното програмиране или влиянието на свободните радикали. Въпреки факта, че от откриването на границата на Hayflick е изминал почти половин век, все още няма пълно разбиране за това какво точно застарява живите организми.
Геронтологът Брет Аугсбургер от университета в Обърн в САЩ разработи нов подход за изясняване на причините за стареенето. В своя доклад, препринт на който е публикуван в хранилището bioRxiv.org, той предполага, че ключът към решаването на проблема може да бъде неравновесната термодинамика, която описва системи, които не са в термодинамично равновесие. Според учения продължителността на живота зависи от скоростта на разрушаване на биологичните молекули и неизбежната загуба на информация. Става ясно защо победата над стареенето е невъзможна в близко бъдеще: основните физически закони правят износването на тялото неизбежно.
Новият подход обяснява някои от парадоксите, които възникват в други модели на стареене, както и разкрива основните недостатъци в теорията за еднократната сома, предложена през 1977 г. от английския биолог Томас Къркууд.
Теорията за сома за еднократна употреба предполага, че тялото трябва да има определено количество енергия, за да поддържа метаболизма, размножаването, възстановяването и други функции. Тъй като количеството храна винаги е ограничено, трябва да направите компромис. Тъй като механизмите, отговорни за регенерацията, не получават достатъчно енергия, тялото започва да остарява. Някои експерти смятат, че ограничаващият ресурс е времето, а не енергията. Според тази гледна точка за всеки организъм има оптимална продължителност на бременността, когато потомството ще бъде най-жизнеспособно. Ограничава обаче времето, което може да бъде отделено за растеж и развитие. По този начин скоростта на развитие и периода на бременност се влияят от естествения подбор. Ускоряването на бременността ограничава времетозаделени за отстраняване на клетъчни щети. Това от своя страна води до натрупване на дефекти и намаляване на продължителността на живота в сравнение с организмите с дълъг период на бременност.
Хромозоми с теломери
Промоционално видео:
Изображение: Програма на човешкия геном на Министерството на енергетиката на САЩ
Вторият закон на термодинамиката предполага, че всяка форма на енергия има тенденция да преминава в по-малко подредено състояние - с други думи, да се разсейва в пространството. Всяка неравновесна система, включително живите организми, ще трансформира енергията по този начин, докато се достигне точка на равновесие - в този случай състоянието на смъртта. Много същества са в състояние да устоят на прехода в състояние на равновесие достатъчно дълго, за да се развият и възпроизведат. За различните видове това време отнема от няколко часа до десетилетия.
Граница на Hayflick, ограничаваща деленето на соматични клетки
В живия организъм, далеч от състоянието на термодинамичното равновесие, свободната енергия е концентрирана в химическите връзки на големи биомолекули. Това дава възможност за продължаване на различни процеси, от разгъване на протеини и разплитане на ДНК до хидролиза, окисление и метилиране. Auxburger моделира система, която демонстрира, че биомолекулите неизбежно трябва да се разграждат, което води до разсейване на енергията. Освен това, всички процеси, протичащи в тялото, допринасят за наближаването на състояние на равновесие, включително генерирането на електрически импулси.
Авторът на работата стигна до заключението, че механизмите на възстановяване на молекулите не гарантират, че информацията, съдържаща се в ДНК, ще се запази в отделни клетки, поради което тя неизбежно трябва да намалее. В резултат жизнеността на организма също е намалена. Като се има предвид, че клетките са повлияни от един вид естествен подбор, тогава поради мутации в ДНК може да възникне ситуация, когато отделни клетки (разделящи се в резултат на митоза) получават предимства пред останалите клетки, което не е непременно полезно за човека като цяло. Премахването им може да забави негативните ефекти, но с течение на времето все повече и повече клетки ще станат дефектни. Следователно, ако тялото живее достатъчно дълго, то не само неизбежно остарява, но рано или късно е поразено от рак.
Голите къртици, както много животни, имат рак.
Снимка: Роман Клеменшиц / Уикипедия
Смята се, че някои животински видове, като голия мол плъх (Heterocephalus glaber), нямат рак. Това мнение обаче е погрешно, тъй като е необходимо време, за да се появи злокачествен тумор. Наскоро беше публикувана статия, в която учените описаха първия случай на рак при H.glaber.
Търсенето на гени за дълголетие е безполезно в смисъл, че редактирането им с помощта на методи на генното инженерство няма значително да удължи живота на такива сложни организми като хората. Освен това подобни манипулации могат да бъдат вредни, така че авторът съветва да се отдалечите от подход, който се фокусира върху установяването на връзки между гените и някои признаци на стареене. В най-добрия случай гените представляват непълен набор от фактори за дълголетие.
Какъв може да бъде начинът да се победи стареенето? Много сложна и извън възможностите на съвременната биотехнология. Тъй като възрастовите процеси са следствие от фундаментални закони, все още е нереалистично да се елиминират причините за стареенето. Ефективен подход в този случай може да бъде създаването на ДНК библиотеки, които съхраняват информация за непокътнати гени. На тяхна основа младите стволови клетки могат да бъдат синтезирани за трансплантация в стар организъм. Според Auxburger подобни методи са по-ефективни от съществуващите.
Александър Еникеев