Стареенето не е неизбежен факт от живота - много животни вече са намерили начин да забавят момента на смъртта. Техните съвети могат да ни помогнат да се радваме на дълъг и здравословен живот. Например поне до двеста години. Можете ли да си представите това? Аз съм.
Само 30 години след публикуването на Moby Dick, група Аляскински китолов се опита да обуздае собствения си океански гигант. Тяхната цел беше мъжкият кит гребен, вторият по големина бозайник на Земята.
Този вид е известен с невероятното си дълголетие: според инуитския фолклор тези китове живеят „два човешки живота“и също са освободени от харпуни поради огромната си сила.
Тези китоловци са били въоръжени с най-новите технологии, по-специално „бомба с копие“, която експлодира при удар, за да пробие през дебел слой китово масло. Това обаче не беше достатъчно, за да победи кита. Три фрагмента от копие го удариха отстрани, но - като Моби Дик - той се освободи и си тръгна само с повърхностни рани.
Китът продължава да се скита неуловен още 120 години, до 2007 г., когато група китоловци най-накрая го хванаха. Тя дори намери фрагменти от самото копие, останало в китовото масло.
Според различни оценки тези китове живеят най-малко 150 години, а вероятно и до 210 години. Освен леко набръчкана кожа, излишни мазнини и бойни белези, китовете показват изненадващо малко вредни ефекти от дългия живот. Което от своя страна представлява голям интерес за лекарите, изучаващи стареенето.
„Те живеят много по-дълго от хората, но живеят в дивата природа, без да ходят на лекар или да се възползват от предимствата на човешкото общество“, казва Жоао Педро де Магалхаес от Университета в Ливърпул. "По този начин те трябва да бъдат естествено защитени от болестите на старостта."
Промоционално видео:
Чрез изучаването на тези китове и други изключително дълголетни същества, de Magalhaes и колеги се надяват, че можем да намерим нови лекарства, които по същия начин ще забавят разпадането на човешкото тяло и ще забавят смъртта.
„Остаряването е загадка, ние знаем сравнително малко за биологичните процеси, свързани с него, и това остава основната причина за страданията и смъртта в съвременния свят,“казва дьо Магалес. "Ако можехме да го отложим дори за малко, това би било безпрецедентно чудо за човек."
Вадим Гладишев от Харвардския университет е съгласен с него. „Това е жизненоважен биологичен проблем, тъй като повечето хронични човешки заболявания произтичат от стареенето. Биомедицинската наука е организирана да се фокусира върху специфични заболявания като рак, болест на Алцхаймер или диабет “, казва той. "Но ако отложите стареенето, можете да отложите и всички заболявания, свързани с него."
Различни фактори са свързани със стареенето. Първо, околната среда: никой не може да живее в балон, така че нашата ДНК и друго молекулярно инженерство бавно се уврежда от вредни химикали или радиация. Въпреки че нашите клетки разполагат с инструментите за възстановяване, в крайна сметка унищожаването става твърде широко, води до мутации и клетките растат в тумори.
Бихме могли да решим и проблеми със собствения си метаболизъм: като печките трябва да се почистват редовно, клетките ни генерират много отпадъци, докато енергията се изгаря. Отпадъците се натрупват с течение на времето и могат да нарушат важни биологични процеси. „Количеството щети се натрупва и тялото не е в състояние да се справи с него“, казва Гладишев.
И накрая, тялото се сблъсква с проблемите на регенерацията на органите: всяка хромозома има сноп ДНК в краищата, наречени теломери, които се държат като пластмасови връхчета върху връзките, за да ги предпазят от разпространение.
Теломерата се съкращава всеки път, когато клетката се дели, докато накрая стане толкова къса, че клетката се повреди или умре. С този резултат ние ставаме уязвими към различни заболявания.
Менажерия от Матусал
Всички индикации сочат, че някаква убедителна сила ни тласка към смъртта, но няколко реда доказателства сочат, че има спирачки, които могат да забавят този процес. Например, често срещано лекарство за диабет, метформин, може леко да забави стареенето при мишки.
А проста промяна в един ген, участващ в клетъчния метаболизъм при анелидите, може значително да удължи живота му; и въпреки че едни и същи промени е малко вероятно да помогнат на по-сложни организми, всичко това намеква, че стареенето е доста управляемо. „Стареенето е изненадващо гъвкаво и управляемо“, казва де Магалхаес.
Учени като Магалхаес и Гладишев търсят други кандидати, използвайки истински мафусаили като лидери (Матусал е най-дълго съществуващият библейски персонаж).
Само сред бозайниците, продължителността на живота е много различна - от землеройки, които живеят не по-дълго от шест месеца, до гребен китове, които живеят повече от двеста години. По някаква причина естественият подбор е тласнал определени същества да развият свои собствени еликсири на живота.
„Метформин удължава малко живота на мишките, но когато погледнете различни същества, способността на естествения подбор да увеличи дълголетието е много по-мощна“, казва де Магалес. "Те най-вероятно ще развият други механизми за удължаване на живота, устояващи на рака и други свързани с възрастта заболявания."
И всеки от тях може да подобри нашето лекарство. Или, както отбелязва Гладишев, „природата постоянно променя продължителността на живота, единственият въпрос е как го прави. Можем ли да се ръководим от този механик, като по този начин удължаваме живота на хората?"
Най-интересните същества са сред специалните столетници; специфични видове могат да оцелеят, изглежда, дори най-близките роднини. И те не винаги са толкова величествени като гребен кита.
Със своята набръчкана и обезкосмена кожа, голият къртица изобщо не прилича на детето в плаката за насърчаване на здравето - а живее до 30, много повече от 2-3 години, които обикновените мишки могат да си позволят.
Освен това голият мол плъх е изключително устойчив на рак - не е установен нито един случай на рак при хиляди отделни къртици, изследвани в лаборатории. Дори когато се къпели в силни канцерогени, те оставали имунизирани срещу рак.
Това може частично да се обясни с факта, че техните клетки спират да растат, когато станат твърде плътни - този механизъм спира размножаването на тумора и поема контрола върху растежа. И изглежда, че произлиза от особено "тежка" версия на химикал, известен като хиалуронова киселина.
Тази молекула е част от скелето, което заобикаля клетката, и първоначално може да е участвало в развиването на еластичността на кожата на голия мол плъх, за да му е по-лесно да пробива през тесни дупки.
Днес изглежда, че е част от сигнална система, която спира клетките да се размножават неконтролируемо. С други думи, дори ако мутацията позволява образуването на тумор, хиалуронът спира по-нататъшното си развитие.
Гладишев също е изследвал прилепа на Бранд, мъничко същество, което живее повече от 40 години, въпреки че тежи малко повече от кубче рафинирана захар. „Предвид размера му, това е най-екстремният случай“, казва Гладишев.
Той откри необичайни мутации около рецепторите при мишки, които медиират растежа на хормона и инсулиноподобния растежен фактор - промени, които биха могли да ни накарат да мислим за това как да контролираме метаболизма при животните, ограничавайки щетите, които обикновено идват с възрастта.
Дали рекордният кит ще разбере такива намеци? Огромният размер на кита - 20 метра дължина и до стотици тона тегло - създава някои уникални проблеми, представляващи интерес за биолози като Magalhaes и Gladyshev. Например, ако клетките му изгарят енергия със същата скорост като клетките на мишките, излишната топлина би завряла околната вода, така че еволюцията е породила бавен метаболизъм и ниска телесна температура в кита.
Такова огромно тяло ви излага и на огромен риск от рак, благодарение на простата математика: колкото повече клетки имате, толкова по-големи са шансовете да развиете вредни мутации. (Всъщност едно проучване дори установи, че по тази причина високите хора са малко по-склонни да развият рак, отколкото ниските хора.)
И проблемът се усложнява, ако живеете по-дълго, изпитвате „повече клетъчно делене, така че шансовете за рак нарастват драстично“, казва Ленард Нани от Калифорнийския университет в Ривърсайд, който изследва еволюцията на рака.
Безсмъртен зоопарк
Могат ли някакви същества да живеят вечно?
Гребен китът може да живее повече от два века, което го прави най-старият бозайник. Но как се сравнява това с други видове организми? Изследване на семената на боровината с четина, което живее до 4700 години, не разкрива никакви специфични клетъчни мутации, които биха могли да се развият с течение на времето.
Колониалните животни като коралите могат да живеят над 4000 години. Но отделните полипи няма да продължат повече от няколко години.
Минната мида се счита за най-старото самотно животно. Този океански дълъг черен дроб е бил на 507 години, когато биолозите са го извлекли от крайбрежните води близо до Исландия през 2006 г.
Въз основа на човешката скорост на развитие на рак, всички големи китове трябва да бъдат осеяни с тумори преди раждането - но те продължават да живеят и живеят. Този факт е известен като „парадокса на Пето“и предполага, че китовете, като голи къртици, имат хитри еволюционни трикове в ръкавите си, за да се справят с вредните мутации.
Ако ги поставите в контекста на други животни, те наистина ще живеят дълго. Те трябва да имат някои механизми за потискане растежа на туморите, които ние нямаме.
Именно тези механизми и много повече се опитва да открие Magalhaes, като надникне в генома на кита. Първоначално той се опита да експериментира с плат. И в крайна сметка той намери екип, който вече е изградил връзки с инуитските ловци.
За да запазят своите традиции, местните общности около Арктика улавят и убиват ограничен брой гребен китове всяка година. Въпреки че първоначално са подозрителни към външни лица, ловците в крайна сметка се съгласяват да помогнат на учените да вземат част от тъканта от плячката.
Дори след събирането на материала групата е изправена пред необикновеното предизвикателство на генетичното секвениране. Предвид огромния обем данни, задачата беше подобна на нарязване на стотици или хиляди копия на Moby Dicks и след това подреждане на отделните последователности в смислен ред.
Резултатът е поредица от открития, които могат да проправят пътя за бъдещата медицина. Учените виждат особен интерес към промените в ген, наречен ERCC1. Този ген е известен с кодирането на молекулярни инструменти, които могат да закърпят малки участъци от увредения геном. Изглежда, че една мутация при гребен китове е отишла още по-далеч и може да предотвратява натрупването на вредни мутации, които причиняват рак.
Учените също така откриха промени в гена PCNA, който участва в клетъчната пролиферация. Той кодира протеин, който действа като вид скоба, която свързва молекулярните машини, които задействат репликацията на ДНК. Боухед китовете са дублирали области на този ген и техните мутации изглежда помагат да взаимодействат с други части на инструмента за възстановяване на ДНК.
Учените предполагат, че тази една промяна може да провокира клетъчен растеж без щетите, които идват през годините. Имайки предвид други важни адаптации, това може да помогне на китовете да намалят клетъчния стрес, което от своя страна може да доведе до дълъг живот на бозайниците.
Знак за дълголетие
Отвъд Атлантическия океан, в Харвард, Гладишев наскоро извърши свое собствено изследване на „транскриптома“на гребен китове; не само чрез изучаване на гени, но и чрез изучаване на тяхната активност. Ако видите, че определени гени са особено активни, знаете, че те също могат да играят важна роля в стареенето. Ученият е открил същите видове промени в инсулиновата сигнална система, които е забелязал при прилепите на Бранд.
„Може би така се променя метаболитната настройка на клетките, те по някакъв начин стават дълголетни. Тези открития обаче изискват внимателен анализ. Резултатите водят до „признак на дълголетие“, според учения и следователно могат да бъдат използвани при по-нататъшни изследвания.
Тези открития привлякоха вниманието на ключови фигури в медицината. Франсис Колинс, директор на Националния институт по здравеопазване на САЩ, беше впечатлен, като написа, че работата на Гладишев ни довежда „точно до прага на новите открития за здравословния и дълъг живот“.
Отвъд този праг можем да открием много възможни начини за подобряване на нашето лечение. Гладишев твърди, че бихме могли да видим дали някакъв вид диета или упражнения могат да помогнат на телата ни да развият подобна на китове продължителност на живота.
Например, някои твърдят, че гладуването или „ограничаването на калориите“забавя процеса на стареене и би било интересно да се сравнят метаболитните промени, за да се види дали те приличат на тези, които позволяват на китовете да живеят толкова дълго. В този смисъл, гребен китовете могат да бъдат нашите пътеводители за дълъг и щастлив живот.
Освен това тези дълголетни същества биха могли да ни вдъхновят за по-радикални лечения. Първата стъпка, казва де Магалхаес, ще бъде разрастването на човешка тъкан с мутации, наблюдавани при гребен китове, прилеп на Бранд и гол мол плъх.
„Ако променим човешките протеини, за да приличат на животни, можем да видим промени в ДНК“, казва той. "И бих искал да взема гените на китовете на гребен и да ги сложа на мишки, за да видя дали живеят по-дълго."
След тези първоначални тестове следващото препятствие ще бъде да се намери начин да се създадат същите промени в изключително сложно човешко тяло, може би с лекарства, които имитират генетични ефекти.
В някои случаи организми като дрожди могат да бъдат генетично модифицирани, за да отглеждат протеините от интерес в големи съдове, които ще се самопречистят за човешка употреба или могат да бъдат намерени лекарства, които имитират тези ефекти.
В бъдеще генната терапия може дори да ни позволи да поправим ДНК на живите хора; бихме могли да заемем генетични мутации от гребен китове, които те произвеждат милиони години. Предвид неотдавнашния напредък в генната терапия, „няма причина да мислим, че това е невъзможно“.
Очевидно най-трудното нещо предстои. Въпреки че сме относително тясно свързани от еволюционна гледна точка, това, което работи за кита или голата къртачка, може да работи ограничено или изобщо за човешкото тяло.
„Винаги можете да намерите различни начини, по които различните организми потискат рака - но дали те ще бъдат полезни терапевтично, не можете да знаете предварително“, казва Нани.
Естественият отговор на рака е разработен чрез „щастлив процес“, където уникално решение произтича от уникалните обстоятелства на всеки отделен организъм. С всичко това той приветства нов подход за намиране на решения в природата.
"Мисля, че раковите биолози започват да разбират, че включването на еволюционни идеи ще бъде плодотворно."
Де Магалхаес и Гладишев не си правят илюзии за сложността на пътя, но не губят надежда. „Историята е пълна с твърдения на експерти, които смятаха, че някои неща са невъзможни и в крайна сметка са сгрешили“, казва де Магалхаес.
Помислете за състоянието на медицината преди 120 години, когато някои от днешните китове са били просто деца. Тогава животозастрашаващите инфекции бяха нещо обичайно. Днес антибиотиците се използват за тяхното успешно лечение.
В крайна сметка де Магалхаес вижда възрастта като най-голямата болест - болест, която може да бъде излекувана сама.
"Ние не просто удължаваме разрушаването", казва той. „Искаме 70-годишните да имат здравето на 50-годишните - това е целта.“
Може би през 2120 г. ще погледнем назад в чудеса при първите стъпки към тази цел.