Pobjeda nad starenjem dugogodišnji je ljudski san. Međutim, znanstvenici, unatoč brojnim studijama, još uvijek ne razumiju u potpunosti zašto se s godinama funkcije tijela postupno narušavaju, a organi otkazuju. "Lenta.ru" govori o novom poslu koji objašnjava nemogućnost vječne mladosti u modernoj stvarnosti.
Jedno od najvažnijih otkrića u biologiji starenja čovjeka došlo je prije više od 50 godina. Godine 1961., profesor anatomije sa Sveučilišta u Kaliforniji, Leonard Hayflick, otkrio je da ljudske stanice umiru nakon 50-ak podjela, a kako se približavaju ovoj točki, pokazuju znakove starenja. Ova pojava povezana je sa skraćivanjem telomera - krajeva kromosoma koji štite vitalni dio DNA od oštećenja. Kad telomeri potpuno nestanu, stanica započinje mehanizam samorazrušavanja.
Iako neki aktivisti protiv starenja i dalje vjeruju da je skraćivanje telomera glavni uzrok polaganog propadanja tjelesnih funkcija i kasnije smrti, znanstvenici su predložili druge teorije. Na primjer, postupno nakupljanje mutacija u DNA, evolucijsko programiranje ili utjecaj slobodnih radikala. Unatoč činjenici da je prošlo gotovo pola stoljeća od otkrića Hayflick-ove granice, još uvijek nema potpunog razumijevanja što točno čini stare organizme.
Gerontolog Brett Augsburger sa Sveučilišta Auburn u Sjedinjenim Državama razvio je novi pristup za rasvjetljavanje uzroka starenja. U svom radu, čiji je pretisak objavljen u spremištu bioRxiv.org, sugerira da je ključ za rješavanje problema možda neravnotežna termodinamika koja opisuje sustave koji nisu u termodinamičkoj ravnoteži. Prema znanstveniku, očekivano trajanje života ovisi o brzini uništavanja bioloških molekula i neizbježnom gubitku informacija. Postaje jasno zašto je pobjeda nad starenjem nemoguća u bliskoj budućnosti: temeljni fizikalni zakoni čine trošenje tijela neizbježnim.
Novi pristup objašnjava neke od paradoksa koji se javljaju u drugim modelima starenja, a također otkriva temeljne nedostatke u teoriji soma za jednokratnu upotrebu, koju je 1977. predložio engleski biolog Thomas Kirkwood.
Teorija soma za jednokratnu upotrebu pretpostavlja da tijelo mora imati određenu količinu energije da bi održavalo metabolizam, reprodukciju, oporavak i druge funkcije. Budući da je količina hrane uvijek ograničena, morate napraviti kompromis. Budući da mehanizmi odgovorni za regeneraciju ne dobivaju dovoljno energije, tijelo počinje starjeti. Neki stručnjaci vjeruju da je ograničavajući resurs vrijeme, a ne energija. Prema ovom gledištu, za svaki organizam postoji optimalno trajanje trudnoće, kada će potomci biti najodrživiji. Međutim, ograničava količinu vremena koje se može posvetiti rastu i razvoju. Dakle, na brzinu razvoja i razdoblje trudnoće utječe prirodna selekcija. Ubrzavanje trudnoće ograničava vrijemeodvojeno za popravak staničnih oštećenja. To zauzvrat dovodi do nakupljanja nedostataka i smanjenja očekivanog trajanja života u usporedbi s organizmima s dugim razdobljem trudnoće.
Kromosomi s telomerima
Promotivni video:
Slika: Američko Ministarstvo energetike Program za ljudski genom
Drugi zakon termodinamike pretpostavlja da bilo koji oblik energije teži prelasku u manje uređeno stanje - drugim riječima, raspršivanje u svemiru. Bilo koji neravnotežni sustav, uključujući žive organizme, transformirat će energiju na taj način dok se ne postigne točka ravnoteže - u ovom slučaju, stanje smrti. Mnoga bića sposobna su izdržati prijelaz u stanje ravnoteže dovoljno dugo da se razviju i razmnožavaju. Za različite vrste ovo vrijeme traje od nekoliko sati do desetljeća.
Hayflickova granica, ograničavajući diobu somatskih stanica
U živom organizmu, daleko od stanja termodinamičke ravnoteže, slobodna energija koncentrirana je u kemijskim vezama velikih biomolekula. To omogućuje nastavak različitih procesa, od odvijanja proteina i odvajanja DNA do hidrolize, oksidacije i metilacije. Auxburger je modelirao sustav koji je pokazao da se biomolekule moraju neizbježno razgraditi, što rezultira rasipanjem energije. Štoviše, bilo koji procesi koji se događaju u tijelu pridonose približavanju stanju ravnoteže, uključujući generiranje električnih impulsa.
Autor djela došao je do zaključka da mehanizmi obnavljanja molekula ne jamče da će se podaci sadržani u DNK sačuvati u pojedinim stanicama, pa se neizbježno moraju smanjivati. Kao rezultat toga, smanjuje se i vitalnost organizma. Uzmemo li u obzir da stanice utječu na svojevrsni prirodni odabir, tada se zbog mutacija DNK može dogoditi situacija kada pojedine stanice (koje se dijele kao rezultat mitoze) steknu prednost u odnosu na druge stanice, što nije nužno korisno za osobu u cjelini. Njihovo uklanjanje može odgoditi negativne učinke, ali s vremenom će sve više stanica postati neispravno. Stoga, ako tijelo živi dovoljno dugo, ne samo da neizbježno stari, već ga prije ili kasnije pogodi rak.
Goli krtice, poput mnogih životinja, imaju rak.
Foto: Roman Klementschitz / Wikipedia
Vjeruje se da su neke životinjske vrste, poput golog krtača (Heterocephalus glaber), bez raka. Međutim, ovo je mišljenje pogrešno, jer treba vremena da se pojavi zloćudni tumor. Nedavno je objavljen članak u kojem su znanstvenici opisali prvi slučaj raka kod H.glaber.
Potraga za genima za dugovječnost beskorisna je u smislu da njihovo uređivanje metodama genetskog inženjeringa neće značajno produžiti život tako složenih organizama kao što su ljudi. Štoviše, takve manipulacije mogu biti štetne, pa autor savjetuje da se odmaknu od pristupa koji se usredotočuje na uspostavljanje veza između gena i određenih znakova starenja. U najboljem slučaju, geni predstavljaju nepotpun skup čimbenika dugovječnosti.
Koji bi mogao biti način da se pobijedi starenje? Vrlo složeno i izvan mogućnosti suvremene biotehnologije. Budući da su dobni procesi posljedica temeljnih zakona, još uvijek je nerealno ukloniti uzroke starenja. Učinkovit pristup u ovom slučaju može biti stvaranje DNK knjižnica koje pohranjuju informacije o netaknutim genima. Na njihovoj osnovi mogu se sintetizirati mlade matične stanice za transplantaciju u stari organizam. Prema Auxburgeru, takve su metode učinkovitije od postojećih.
Aleksandar Enikeev
