Starnutie nie je nevyhnutnou skutočnosťou života - veľa zvierat už našlo spôsob, ako oddialiť okamih smrti. Ich tipy nám môžu všetkým pomôcť vychutnať si dlhý a zdravý život. Napríklad minimálne do dvesto rokov. Viete si to predstaviť? Som.
Iba 30 rokov po zverejnení knihy Moby Dick sa skupina aljašských veľrybárov pokúsila udržať na uzde svojho oceánskeho obra. Ich terčom bol mužský veľryba grónska, druhý najväčší cicavec na Zemi.
Tento druh je známy svojou úžasnou dlhovekosťou: podľa inuitského folklóru žijú tieto veľryby „dvoma ľudskými životmi“a pre svoju nesmiernu silu sú tiež oslobodené od harpún.
Tieto veľrybárske lode boli vyzbrojené najmodernejšou technológiou, najmä „kopijnou bombou“, ktorá pri náraze exploduje a prenikne cez silnú vrstvu veľrybieho oleja. To však nestačilo na porazenie veľryby. Tri úštepy oštepu ho zasiahli do boku, ale - ako Moby Dick - sa vymanil a odišiel iba s povrchovými ranami.
Veľryba putovala nezachytená ďalších 120 rokov, až do roku 2007, keď ho skupina veľrybárov konečne chytila. Našla dokonca fragmenty samotného oštepu, ktorý zostal vo veľrybom oleji.
Podľa rôznych odhadov sa tieto veľryby dožívajú najmenej 150 rokov, možno až 210 rokov. Okrem mierne pokrčenej kože, prebytočného tuku a jaziev po bitvách vykazujú veľryby prekvapivo málo škodlivých účinkov z dlhého života. Čo je zase veľmi zaujímavé pre lekárov študujúcich starnutie.
„Žijú oveľa dlhšie ako ľudia, ale žijú vo voľnej prírode bez toho, aby chodili k lekárovi alebo využívali výhody ľudskej spoločnosti,“hovorí João Pedro de Magalhaes z University of Liverpool. „Preto musia byť chránení pred chorobami staroby.“
Propagačné video:
Štúdiom týchto veľrýb a ďalších bytostí s mimoriadne dlhou životnosťou de Magalhaes a kolegovia dúfajú, že nájdeme nové lieky, ktoré podobne spomalia rozpad ľudského tela a oddialia smrť.
"Starnutie je záhadou, vieme o biologických procesoch, ktoré sú s ním spojené, pomerne málo a zostáva hlavnou príčinou utrpenia a smrti v modernom svete," hovorí de Magalhaes. „Keby sme to mohli čo i len na malú chvíľu odložiť, bol by to pre človeka bezprecedentný zázrak.“
Vadim Gladyshev z Harvardovej univerzity s ním súhlasí. "Toto je životne dôležitá biologická otázka, pretože väčšina chronických ľudských chorôb pochádza zo starnutia." Organizuje sa biomedicínska veda, ktorá sa zameriava na konkrétne choroby, ako je rakovina, Alzheimerova choroba alebo cukrovka, “hovorí. „Ale ak oddiališ starnutie, môžeš oddialiť aj všetky choroby s ním spojené.“
So starnutím sú spojené rôzne faktory. Po prvé, životné prostredie: nikto nemôže žiť v bubline, takže naša DNA a ďalšie molekulárne inžinierstvo je pomaly poškodzované škodlivými chemikáliami alebo žiarením. Aj keď naše bunky majú nástroje na opravu, nakoniec sa deštrukcia stane príliš rozsiahlou, vedie k mutáciám a z buniek vyrastú nádory.
Mohli by sme vyriešiť aj problémy s vlastným metabolizmom: rovnako ako je potrebné pravidelne čistiť kachle, aj naše bunky vytvárajú veľa odpadu, keď sa spaľuje energia. Odpad sa časom hromadí a môže narušiť dôležité biologické procesy. "Množstvo poškodenia sa hromadí a telo nie je schopné sa s tým vyrovnať," hovorí Gladyshev.
Nakoniec sa telo stretáva s problémami regenerácie orgánov: každý chromozóm má na koncoch nazývaných teloméry zväzok DNA, ktorý sa chová ako plastové špičky na šnúrkach, aby sa zabránilo ich rozšíreniu.
Telomer sa skracuje zakaždým, keď sa bunka rozdelí, až nakoniec bude taká krátka, že bunka nefunguje alebo zomrie. Vďaka tomuto výsledku sa staneme zraniteľnými voči rôznym chorobám.
Zverinec v Metuzaleme
Všetko nasvedčuje tomu, že nás nejaká presvedčivá sila tlačí k smrti - niekoľko dôkazov však naznačuje, že existujú brzdy, ktoré môžu tento proces spomaliť. Napríklad bežné diabetické liečivo, metformín, môže u myší mierne spomaliť starnutie.
A jednoduchá zmena jedného génu zapojeného do bunkového metabolizmu u annelidov môže výrazne predĺžiť jeho životnosť; a hoci je nepravdepodobné, že rovnaké zmeny pomôžu zložitejším organizmom, všetko naznačuje, že starnutie je celkom zvládnuteľné. "Starnutie je prekvapivo flexibilné a zvládnuteľné," hovorí de Magalhaes.
Vedci ako Magalhaes a Gladyshev hľadajú ďalších kandidátov a ako vodcov používajú skutočného mafusailiho (Metuzalém je najdlhšie žijúcou biblickou postavou).
U samotných cicavcov je očakávaná dĺžka života veľmi odlišná, od rejscov, ktoré sa dožívajú najviac šiestich mesiacov, až po veľryby bowhead, ktoré sa dožívajú viac ako dvesto rokov. Z nejakého dôvodu prírodný výber prinútil určité tvory vyvinúť si svoje vlastné elixíry života.
„Metformín trochu predlžuje životnosť myší, ale keď sa pozriete na rôzne tvory, schopnosť prirodzeného výberu predĺžiť životnosť je oveľa silnejšia,“hovorí de Magalhaes. „S najväčšou pravdepodobnosťou vyvinú ďalšie mechanizmy predlžujúce život, odolné proti rakovine a iným chorobám súvisiacim s vekom.“
A každý z nich môže vylepšiť našu medicínu. Alebo, ako poznamenáva Gladyshev, „príroda neustále mení dĺžku života, otázkou je len to, ako to robí. Môžeme sa nechať viesť týmto mechanikom, a tým predĺžiť životnosť ľudí? “
Najzaujímavejšie tvory patria medzi zvláštnych storočných; konkrétne druhy môžu prežiť, zdá sa, aj najbližší príbuzní. A nie sú vždy také majestátne ako veľryba grónska.
S pokrčenou a bezsrstou pokožkou nevyzerá nahá krtka vôbec ako dieťa na plagáte na podporu zdravia - ale dožíva sa až 30 rokov, čo je oveľa viac ako 2 - 3 roky, ktoré si bežné myši môžu dovoliť.
Okrem toho je nahý krtek potkana mimoriadne odolný voči rakovine - u tisícok jednotlivých krýs študovaných v laboratóriách nebol zistený ani jeden prípad rakoviny. Aj keď sa kúpali v silných karcinogénoch, zostali imúnni voči rakovine.
To sa dá čiastočne vysvetliť skutočnosťou, že ich bunky prestanú rásť, keď sa stanú príliš hustými - tento mechanizmus zastaví množenie nádorov a vezme rast pod kontrolu. A zdá sa, že pochádza z obzvlášť „ťažkej“verzie chemikálie známej ako kyselina hyalurónová.
Táto molekula je súčasťou lešenia, ktoré obklopuje klietku, a mohla sa spočiatku podieľať na vývoji elasticity pokožky nahého krtka krysy, aby sa ľahšie pretlačilo cez tesné nory.
Dnes sa javí ako súčasť signalizačného systému, ktorý zastavuje nekontrolovateľné množenie buniek. Inými slovami, aj keď mutácia umožňuje tvorbu nádoru, hyalurón zastaví jeho ďalší vývoj.
Gladyshev tiež študoval Brandtovho netopiera, malé stvorenie, ktoré žije viac ako 40 rokov napriek tomu, že váži niečo viac ako kocka rafinovaného cukru. "Vzhľadom na jeho veľkosť je to najextrémnejší prípad," hovorí Gladyshev.
Našiel neobvyklé mutácie okolo receptorov u myší, ktoré sprostredkovávajú rast hormónov a rastový faktor podobný inzulínu - zmeny, ktoré by nás mohli viesť k premýšľaniu o tom, ako riadiť metabolizmus u zvierat, a obmedzovať tak škody, ktoré obvykle prichádzajú s vekom.
Zachytí rekordná veľryba také náznaky? Obrovská veľkosť veľryby - 20 metrov na dĺžku a až stovky ton na váhe - vytvára jedinečné problémy, ktoré zaujímajú biológov ako Magalhaes a Gladyshev. Napríklad, ak jeho bunky spaľovali energiu rovnakou rýchlosťou ako bunky myší, prebytočné teplo by varilo okolitú vodu, takže vývoj spôsobil pomalý metabolizmus a nízku telesnú teplotu vo veľrybe.
Takéto obrovské telo vás tiež vystavuje obrovskému riziku rakoviny vďaka jednoduchej matematike: čím viac buniek máte, tým vyššia je šanca, že sa u vás rozvinú škodlivé mutácie. (Jedna štúdia v skutočnosti dokonca zistila, že u vysokých ľudí je z tohto dôvodu o niečo vyššia pravdepodobnosť vzniku rakoviny ako u krátkych ľudí.)
A problém sa zhoršuje, ak žijete dlhšie, prežívate „väčšie delenie buniek, takže šanca na rakovinu stúpa dramaticky“, hovorí Leonard Nanny z Kalifornskej univerzity v Riverside, ktorý skúma vývoj rakoviny.
Nesmrteľná zoo
Môžu nejaké tvory žiť večne?
Veľryba grónska môže žiť dlhšie ako dve storočia, čo z nej robí najstaršieho cicavca. Ako je to však v porovnaní s inými typmi organizmov? Štúdia semien borovice čečiny, ktorá žije až 4 700 rokov, neodhalila žiadne špecifické bunkové mutácie, ktoré by sa časom mohli vyvinúť.
Koloniálne zvieratá, ako sú koraly, môžu žiť viac ako 4 000 rokov. Ale jednotlivé polypy nebudú trvať dlhšie ako niekoľko rokov.
Mínový škeble sa považuje za najstaršie osamelé zviera. Táto oceánska dlho pečeň mala 507 rokov, keď ju biológovia v roku 2006 získali z pobrežných vôd neďaleko Islandu.
Na základe rýchlosti vývoja rakoviny u človeka by mali byť všetky veľké veľryby pred narodením posiate nádormi - naďalej však žijú a žijú. Táto skutočnosť je známa ako „Peto paradox“a naznačuje, že veľryby, rovnako ako holé krysy, majú v rukávoch prefíkané evolučné triky, aby sa vyrovnali so škodlivými mutáciami.
Ak ich dáte do súvislosti s inými zvieratami, budú naozaj žiť dlho. Musia mať nejaké mechanizmy na potlačenie rastu nádorov, ktoré nemáme.
Práve tieto mechanizmy a oveľa viac sa Magalhaes snaží nájsť nahliadnutím do genómu veľryby. Spočiatku skúšal experimentovať s látkou. A nakoniec našiel tím, ktorý už nadviazal vzťahy s lovcami Inuitov.
V záujme zachovania svojich tradícií domorodé komunity v Arktíde každý rok chytia a zabijú obmedzený počet veľrýb grónskych. Aj keď boli lovci spočiatku podozriví z cudzincov, nakoniec súhlasili s tým, že pomôžu vedcom odobrať časť tkaniva z koristi.
Aj po zhromaždení materiálu čelila skupina mimoriadnej výzve genetického sekvenovania. Vzhľadom na obrovský objem dát sa úloha podobala krájaniu stoviek alebo tisícov kópií Moby Dicks a následnému usporiadaniu jednotlivých sekvencií v zmysluplnom poradí.
Výsledkom bola séria zistení, ktoré by mohli pripraviť pôdu pre budúcu medicínu. Vedci videli osobitný záujem o zmeny v géne zvanom ERCC1. Tento gén je známy pre kódovanie molekulárnych nástrojov, ktoré môžu opravovať malé časti poškodeného genómu. Vyzerá to, že jedna mutácia u veľrýb bowhead zašla o krok ďalej a môže zabrániť hromadeniu škodlivých mutácií, ktoré spôsobujú rakovinu.
Vedci tiež objavili zmeny v géne PCNA, ktorý sa podieľa na množení buniek. Kóduje proteín, ktorý funguje ako druh svorky, ktorá spája molekulárne stroje, ktoré spúšťajú replikáciu DNA. Veľryby Bowhead majú duplikované oblasti s týmto génom a zdá sa, že ich mutácie pomáhajú interagovať s inými časťami nástroja na opravu DNA.
Vedci tvrdia, že táto jedna zmena by mohla vyprovokovať rast buniek bez poškodenia, ku ktorému dôjde v priebehu rokov. Vzhľadom na ďalšie dôležité úpravy by to mohlo pomôcť veľrybám znížiť bunkový stres, čo by zase mohlo viesť k dlhému životu cicavcov.
Znamenie dlhovekosti
Za Atlantikom na Harvarde Gladyshev nedávno uskutočnil vlastnú štúdiu „prepisu“veľrýb grónskych; nielen štúdiom génov, ale aj štúdiom ich aktivity. Ak vidíte, že určité gény sú obzvlášť aktívne, viete, že môžu hrať dôležitú úlohu aj pri starnutí. Vedec zistil rovnaké typy zmien v inzulínovom signalizačnom systéme, aké zaznamenal u Brandtových netopierov.
"Možno sa takto mení metabolické nastavenie buniek, ktoré nejako prežívajú." Tieto zistenia si však vyžadujú dôkladnú analýzu. ““Výsledky vedú podľa vedca k „znaku dlhovekosti“, a preto ich možno použiť v ďalšom výskume.
Tieto zistenia pritiahli pozornosť kľúčových osobností medicíny. Na Francisa Collinsa, riaditeľa amerického Národného ústavu zdravia, urobil dojem, že práca Gladysheva nás privádza „priamo na prah nových objavov o zdravom a dlhom živote“.
Po prekročení tejto hranice môžeme nájsť mnoho možných spôsobov, ako zlepšiť našu liečbu. Gladyshev tvrdí, že by sme mohli zistiť, či nejaká strava alebo cvičenie môžu pomôcť nášmu telu rozvinúť život podobný veľrybe.
Niektorí napríklad tvrdia, že pôst, alebo „obmedzenie kalórií“, spomaľuje proces starnutia a bolo by zaujímavé porovnať metabolické zmeny, aby sa zistilo, či sa podobajú tým, ktoré umožňujú veľrybám tak dlho žiť. V tomto zmysle by mohli byť veľryby bowhead našimi sprievodcami po dlhom a šťastnom živote.
Okrem toho by nás tieto bytosti s dlhou životnosťou mohli inšpirovať k radikálnejšej liečbe. Prvým krokom, podľa De Magalhaes, bude rast ľudského tkaniva s mutáciami pozorovanými u bowheadov, Brandtovho netopiera a holých potkanov.
"Ak zmeníme ľudské proteíny tak, aby sa podobali zvieratám, môžeme vidieť zmeny v DNA," hovorí. „A rád by som vzal gény pre veľryby grónskej a vložil ich do myší, aby som zistil, či žijú dlhšie.“
Po týchto počiatočných testoch bude ďalšou prekážkou nájsť spôsob, ako vytvoriť rovnaké zmeny v mimoriadne zložitom ľudskom tele, možno pomocou liekov, ktoré napodobňujú genetické účinky.
V niektorých prípadoch môžu byť organizmy, ako napríklad kvasinky, geneticky modifikované tak, aby pestovali proteíny, ktoré sú predmetom záujmu, vo veľkých kadiach, ktoré sa samočistia pre humánne použitie, alebo je možné nájsť lieky, ktoré tieto účinky napodobňujú.
V budúcnosti nám génová terapia môže dokonca umožniť fixovať DNA živých ľudí; mohli by sme si požičať genetické mutácie od veľrýb grónskych, ktoré produkujú už milióny rokov. Vzhľadom na nedávny pokrok v génovej terapii „nie je dôvod myslieť si, že je to nemožné“.
Je zrejmé, že to najťažšie je pred nami. Aj keď sme z evolučného hľadiska relatívne úzko prepojení, to, čo funguje pre veľrybu alebo holú krysu, môže pre ľudské telo fungovať obmedzene alebo vôbec.
"Vždy môžete nájsť rôzne spôsoby, ako rôzne organizmy potláčajú rakovinu - ale či budú terapeuticky užitočné, nemôžete vedieť vopred," hovorí Nanni.
Prirodzená reakcia na rakovinu sa vyvinula „šťastným procesom“, keď jedinečné riešenie vychádzalo z jedinečných okolností každého jednotlivého organizmu. Pri tom všetkom víta nový prístup k hľadaniu riešení v prírode.
„Myslím si, že biológovia zaoberajúci sa rakovinou začínajú chápať, že začlenenie evolučných myšlienok bude plodným úsilím.“
De Magalhaes a Gladyshev si nerobia ilúzie o zložitosti cesty - nestrácajú však nádej. "História je plná tvrdení odborníkov, ktorí si mysleli, že niektoré veci sú nemožné a nakoniec sa mýlili," hovorí de Magalhaes.
Spomeňte si na stav medicíny pred 120 rokmi, keď boli niektoré z dnešných veľrýb grónskych iba deťmi. V tom čase boli život ohrozujúce infekcie bežné. Dnes sa na ich úspešnú liečbu používajú antibiotiká.
De Magalhaes nakoniec vidí starnutie ako najvyššiu chorobu - chorobu, ktorá sa dá vyliečiť sama.
„Nielen predlžujeme obdobie chátrania,“hovorí. "Chceme, aby 70-roční mali zdravie 50-ročných - to je cieľ."
Možno v roku 2120 sa s úžasom pozrieme späť na prvé kroky k dosiahnutiu tohto cieľa.