Valentina Razumova / Shutterstock

Miksi ikääntymme? Kysymys on saanut tutkijat raaputtamaan päätään vuosikymmenien ajan, mutta lopulta olemme alkamassa saada vastauksia. Tässä on tarina tähän mennessä.

Yksi vanhimmista ikääntymisen teorioista on vahinkojen kertymisen teoria, ehdottanut August Weisman 1882: ssä. Solut ja organismit ovat monimutkaisia ​​järjestelmiä, joissa on monia komponentteja, kaikki tyylikkäästi kytkettyinä toisiinsa, mutta nämä monimutkaiset järjestelmät ovat hauraita ja kuluneita, koska vaurioita biljoonissa soluissa kehomme sisällä. Vaurion kasvaessa vartalo ei pysty korjaamaan itseään kokonaan, mikä johtaa ikääntyminen ja vanhuuden sairaudet.

Vapaat radikaalit

Vaurioiden kertymisen teorian versio nimeltään ikääntymisen vapaiden radikaalien teoria Rebeca Gerschman ja Daniel Gilbert esittelivät aluksi 1954: ssä ja kehitti edelleen yhdysvaltalainen kemisti Denham Harman, vuonna 1956.

Vapaat radikaalit ovat luonnollisia hengityksen ja aineenvaihdunnan sivutuotteita, jotka kerääntyvät kehoamme ajan myötä. Harman teoriassa, että koska sekä solujen vahingot että vapaat radikaalit kasvavat ehkä iän myötä Vapaat radikaalit aiheuttavat vahinkoa.

Harmanin keskittymiä vapaita radikaaleja kutsutaan ”reaktiivisiksi happilajeiksi” (ROS). Ne ovat solun mitokondrioiden luomia, koska ne muuttavat ravinteet energiaksi solun toimimiseksi.

Kuinka mitokondriat toimivat?

Tutkijat havaitsivat, että ROS voi hyökätä ja reagoida DNA: n, proteiinien ja lipidien (rasvojen) kanssa, muuttaen niiden ominaisuuksia ja toiminta. Kokeissa osoitettiin lisäävän ROS: n tuotantoa hiivassa, matoissa ja hedelmäkärpäseissä lyhentää heidän elämäänsä.

Harmanin teoria hallitsi ikääntymiskentän tiedettä 1990- ja varhaisissa 2000-tutkimuksissa. Mutta sitten useita opinnot alkoi ristiriidassa teorian kanssa. Kun eläimet, kuten salamandria ja hiiriä, jos antioksidanttigeenit vaiennettiin (antioksidantit ovat aineita, jotka tuhoavat vapaita radikaaleja), sillä ei ollut vaikutusta olennon pitkäikäisyyteen.

Näiden ristiriitaisten havaintojen sovittamiseksi tutkijat ehdottivat, että ROS voisi toimia signaalina muille suojaaville mekanismit. Tai ROS: n erilainen sijainti solu saattaa johtaa erilaisiin tuloksiin. Aiheesta keskusteltaessa näyttää siltä, ​​että vapaiden radikaalien teoria saattaa menettää pohjaa muille ikääntymisen teorioille. Mutta niin monien tutkimusten välillä, jotka yhdistävät ROS: n ja mitokondriot että vanheneminen sekä vanhuuden sairaudet lisätutkimuksille on vielä syytä.

Evoluutiohypoteesi sairaudesta

Ennen kuin jatkamme matkallemme ikääntymisteorioita, meidän on tehtävä pieni kiertotie evoluutiobiologian käytävillä.

Geenit kontrolloivat muun muassa proteiinien tuotantoa ja fyysisiä ominaisuuksiamme - niin kutsuttua fenotyyppiä. Ne voivat muuttua läpi mutaatio. Jokaisella meistä on monia mutaatioita monissa geeneissä. Suurin osa näistä mutaatioista ei vaikuta meihin, mutta joillakin on kielteisiä vaikutuksia ja toisilla positiivisia vaikutuksia.

evoluutio ehdottaa luonnollisella valinnalla, että jos geeni (tai geenimutaatio) tarjoaa edun organismin selviytymiselle, sillä on enemmän mahdollisuuksia siirtyä seuraavalle sukupolvelle. Mutta jos geenimutaatio on huono, on todennäköistä, että se eliminoituu evoluution aikana.

Monilla sairauksilla on geneettinen perusta. Tämä tarkoittaa, että ne johtuvat geneettisistä mutaatioista. Jos näin on, miksi näitä mutaatioita on edelleen olemassa eikä niitä poisteta luonnollisella valinnalla?

1957-julkaisussa amerikkalainen evoluutiobiologi nimeltä George Williams ehdotti ratkaisua. Hänen mukaansa antagonistinen pleiotropiikkahypoteesi, geenimutaatio voi johtaa sekä hyviin että huonoihin ominaisuuksiin. Mutta jos hyvä on suurempi kuin paha, mutaatiota ei poisteta.

Esimerkiksi Huntingtonin tautia aiheuttavat mutaatiot parantavat hedelmällisyyttä ja vähentävät syöpäriskiä; sirppisolutaudin aiheuttavat mutaatiot suojaavat malariaa vastaan; ja kystiseen fibroosiin liittyvät mutaatiot parantavat myös hedelmällisyyttä. Nämä ovat vain muutamia Esimerkit monien joukossa.

Nämä mutaatiot ovat hyödyllisiä varhaisessa vaiheessa - ne edistävät kehitystä ja lasten syntymistä - ja niistä tulee haitallisia vasta myöhemmässä elämässä. Jos ne ovat hyvä selviytymiseen ja seuraavan sukupolven tuottamiseen, se saattaa selittää heidän säilymisen. Se voisi myös selittää tuhoisten sairauksien jatkuvuuden, joista monet ovat yleisiä vanhemmassa iässä.

Mutta voisiko Williamsin teoria selittää ikääntymisen? Entä jos geeneistä ja niistä valmistetuista proteiineista, jotka ovat edullisia nuorena, tulee myöhemmin tärkein ikääntymisen syy? Ja jos näin on, mitkä nämä proteiinit voisivat olla?

Ikääntymisen hyperfunktion teoria

Mikhail Blagosklonny, onkologian professori New Yorkissa, ehdotettu 2006: n ympärille vastaus tähän kysymykseen. Hän ehdotti, että ikääntymisen syynä ovat proteiinit (ja niiden tuottamisesta vastaavat geenit), ja rooli kertoa soluille, jos ravintoaineita on saatavana. Jotkut näistä proteiineista ovat entsyymejä, auttaen kemiallisia reaktioita tapahtumaan kehossamme. Niiden joukossa on entsyymi nimeltään TOR ..

Kun TOR-entsyymi on aktiivinen, se ohjeistaa soluja kasvaa. Tarvitsemme tätä varhaisessa vaiheessa kehitykseemme ja sukupuoliseen kypsymiseen. Mutta omaa pääomaa ei tarvita niin korkealla tasolla myöhemmin elämässä. Itse asiassa TOR: n liikatoiminta (yliaktiivisuus) liittyy moniin sairauksiin, mukaan lukien syövät.

Jos TOR ja muut ravintoaineita tunnistavat geenit ovat ikääntymisen juuria, ovatko ne jotenkin yhteydessä vaurioihin tai ROS: iin? On osoitettu, että TOR: n liikatoiminta lisää solujen kasvua, mutta samalla vähentää suojaa mekanismit, mukaan lukien antioksidantit. Tämä tarkoittaa, että vaurioita voidaan nyt nähdä joidenkin geenien hyperfunktion seurauksena - ei ikääntymisen syynä, vaan sen seurauksena.

Uusi teoria, joka perustuu antagonistiseen pleiotropiahypoteesiin, tunnetaan nyt nimellä ikääntymisen hyperfunktion teoria.

Maksamisen arvoinen hinta

We ja muut testaavat hyperfunktion teoriaa ja toistaiseksi Tulokset tukea sitä. Vaikka nämä edistykset lupaavat ymmärtää ikääntymisen perimmäisiä syitä ja miten kohdistua ikään liittyviin sairauksiin, se osoittaa myös ilmiön monimutkaisuuden. Mutta todisteiden kertyessä tiedämme, että ikääntyminen itsessään liittyy vahvasti tapaan, jolla meidät tehdään. Se liittyy kasvuun ja seksuaaliseen kypsymiseen. Ehkä ikääntyminen on hinta, jonka organismien on maksettava elääkseen lajana.

kirjailijasta

Charalampos (Babis) Rallis, Biokemian vanhempi lehtori, Itä-Lontoon yliopisto

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.

kirjat