Víťazstvo nad starnutím je dlhoročný ľudský sen. Vedci však napriek početným štúdiám stále úplne nerozumejú tomu, prečo sa s vekom postupne narúšajú funkcie tela a zlyhávajú orgány. „Lenta.ru“hovorí o novom zamestnaní, ktoré vysvetľuje nemožnosť večnej mladosti v modernej realite.
Jeden z najdôležitejších objavov v biológii starnutia človeka sa podaril pred viac ako 50 rokmi. V roku 1961 profesor anatómie na Kalifornskej univerzite Leonard Hayflick zistil, že ľudské bunky zomierajú asi po 50 rozdeleniach, a keď sa priblížia k tomuto bodu, vykazujú známky starnutia. Tento jav bol spojený so skrátením telomér - koncov chromozómov, ktoré chránia dôležitú časť DNA pred poškodením. Keď teloméry úplne zmiznú, bunka spustí mechanizmus sebadeštrukcie.
Aj keď niektorí aktivisti proti starnutiu stále považujú skrátenie telomerov za hlavnú príčinu pomalého poklesu a následnej smrti, vedci navrhli ďalšie teórie. Napríklad postupné hromadenie mutácií v DNA, evolučné programovanie alebo vplyv voľných radikálov. Napriek tomu, že od objavenia Hayflickovej hranice uplynulo takmer polstoročie, stále neexistuje úplné pochopenie toho, čo presne vedie k starnutiu živých organizmov.
Gerontológ Brett Augsburger z Auburn University v Spojených štátoch vyvinul nový prístup k objasneniu príčin starnutia. Vo svojom príspevku, ktorého predtlač bola publikovaná v úložisku bioRxiv.org, navrhol, že kľúčom k vyriešeniu problému môže byť nerovnovážna termodynamika, ktorá popisuje systémy, ktoré nie sú v termodynamickej rovnováhe. Podľa vedca závisí dĺžka života od rýchlosti ničenia biologických molekúl a nevyhnutnej straty informácií. Je zrejmé, prečo je víťazstvo nad starnutím v blízkej budúcnosti nemožné: základné fyzikálne zákony spôsobujú, že opotrebenie tela je nevyhnutné.
Nový prístup vysvetľuje niektoré paradoxy, ktoré vznikajú v iných modeloch starnutia, ako aj odhaľuje základné nedostatky v teórii jednorazovej somy, ktorú v roku 1977 navrhol anglický biológ Thomas Kirkwood.
Teória jednorazových soma predpokladá, že telo musí mať určité množstvo energie na udržanie metabolizmu, reprodukcie, zotavenia a ďalších funkcií. Keďže množstvo jedla je vždy obmedzené, musíte robiť kompromisy. Pretože mechanizmy zodpovedné za regeneráciu neprijímajú dostatok energie, telo začne starnúť. Niektorí odborníci sa domnievajú, že obmedzujúcim zdrojom je čas, nie energia. Podľa tohto pohľadu existuje pre každý organizmus optimálne trvanie tehotenstva, keď bude potomok najživotaschopnejší. Obmedzuje však čas, ktorý je možné venovať rastu a rozvoju. Tempo vývoja a doba gravidity sú teda ovplyvnené prirodzeným výberom. Urýchlenie tehotenstva obmedzuje časurčené na opravu poškodenia buniek. To zase vedie k hromadeniu defektov a zníženiu priemernej dĺžky života v porovnaní s organizmami s dlhým obdobím gravidity.
Chromozómy s telomérami
Propagačné video:
Obrázok: Program ľudského genómu amerického ministerstva energetiky
Druhý zákon termodynamiky naznačuje, že akákoľvek forma energie má tendenciu ísť do menej usporiadaného stavu - inými slovami, rozptýliť sa vo vesmíre. Akýkoľvek nerovnovážny systém vrátane živých organizmov bude týmto spôsobom transformovať energiu, kým sa nedosiahne bod rovnováhy - v tomto prípade stav smrti. Mnoho tvorov je schopných vydržať prechod do stavu rovnováhy dostatočne dlho na to, aby sa mohli rozvíjať a rozmnožovať. U rôznych druhov tento čas trvá niekoľko hodín až desaťročí.
Hayflickov limit, obmedzenie delenia somatických buniek
V živom organizme, ďaleko od stavu termodynamickej rovnováhy, sa voľná energia koncentruje v chemických väzbách veľkých biomolekúl. To umožňuje pokračovať v rôznych procesoch, od rozvinutia proteínov a rozštiepenia DNA až po hydrolýzu, oxidáciu a metyláciu. Auxburger vymodeloval systém, ktorý demonštroval, že biomolekuly musia nevyhnutne degradovať, čo má za následok stratu energie. Okrem toho akékoľvek procesy prebiehajúce v tele prispievajú k dosiahnutiu rovnovážneho stavu vrátane vytvárania elektrických impulzov.
Autor práce dospel k záveru, že mechanizmy obnovy molekúl nezaručujú, že informácie obsiahnuté v DNA budú zachované v jednotlivých bunkách, preto sa musia nevyhnutne zmenšiť. Vďaka tomu sa tiež znižuje vitalita organizmu. Ak vezmeme do úvahy, že bunky sú ovplyvnené akýmsi prirodzeným výberom, potom v dôsledku mutácií v DNA môže nastať situácia, keď jednotlivé bunky (deliace sa v dôsledku mitózy) získajú výhody oproti iným bunkám, čo nemusí byť pre človeka ako celok nevyhnutne výhodné. Ich odstránenie môže oddialiť negatívne účinky, ale časom bude stále viac a viac buniek poškodených. Ak teda telo žije dostatočne dlho, nielenže nevyhnutne starne, ale skôr či neskôr ho zasiahne rakovina.
Nahé potkany, podobne ako mnoho zvierat, majú rakovinu.
Foto: Roman Klementschitz / Wikipedia
Predpokladá sa, že niektoré druhy zvierat, ako napríklad holé krysy (Heterocephalus glaber), nemajú rakovinu. Toto stanovisko je však mylné, pretože sa vyžaduje, kým sa objaví zhubný nádor. Nedávno bol publikovaný článok, v ktorom vedci opísali prvý prípad rakoviny u H..glaber.
Hľadanie génov dlhovekosti je zbytočné v tom zmysle, že ich editácia pomocou metód genetického inžinierstva významne nepredlžuje život tak zložitým organizmom, ako sú ľudia. Takéto manipulácie môžu byť navyše škodlivé, preto autor odporúča odkloniť sa od prístupu zameraného na nadviazanie väzieb medzi génmi a určitými známkami starnutia. V lepšom prípade gény predstavujú neúplný súbor faktorov dlhovekosti.
Aký by mohol byť spôsob, ako poraziť starnutie? Veľmi zložité a nad možnosti modernej biotechnológie. Pretože vekové procesy sú dôsledkom základných zákonov, je stále nereálne eliminovať príčiny starnutia. Účinným prístupom v tomto prípade môže byť vytvorenie knižníc DNA, ktoré uchovávajú informácie o intaktných génoch. Na ich základe je možné syntetizovať mladé kmeňové bunky na transplantáciu do starého organizmu. Podľa Auxburgera sú takéto metódy účinnejšie ako tie súčasné.
Alexander Enikeev
