Валентина Разумова / Shutterstock

Чому ми старіємо? Це питання, на яке вчені чухають голови десятиліттями, але, нарешті, ми починаємо отримувати деякі відповіді. Ось історія поки що.

Однією з найдавніших теорій старіння є теорія накопичення шкоди, запропонований Августом Вайсманом у 1882. Клітини та організми - це складні системи з багатьма компонентами, всі елегантно пов'язані між собою, але ці складні системи є крихкими і зношуються через поступове накопичення пошкодження в трильйонах клітин в наших органах. Зі збільшенням шкоди організм не може повністю відновити себе, в результаті чого старіння та хвороби старості.

Вільні радикали

Версія теорії накопичення збитків називається вільнорадикальна теорія старіння вперше була представлена ​​Ребекою Гершман та Даніелем Гілбертом у 1954 та надалі була розроблена американським хіміком Денхем Харманом, У 1956.

Вільні радикали є природними побічними продуктами дихання та обміну речовин і накопичуються в нашому тілі з часом. Харман теоретизував це, можливо, тому що пошкодження клітин і вільні радикали збільшуються з віком вільні радикали завдають шкоди.

Вільні радикали, на яких Харман фокусується, називаються "реактивними видами кисню" (ROS). Вони створюються мітохондріями клітини, оскільки вони перетворюють поживні речовини в енергію для функціонування клітини.

Як працюють мітохондрії.

Вчені виявили, що ROS може атакувати та реагувати на ДНК, білки та ліпіди (жири), змінюючи свої властивості і функціонувати. В експериментах було показано збільшення виробництва РОС у дріжджах, глистах та фруктових мух скорочують життя.

Теорія Хармана домінувала в науці про поле старіння в 1990 і ранніх 2000. Але потім кілька Дослідження почалася суперечить теорії. Коли тварини, такі як саламандри та миші, якщо антиоксидантні гени замовчувались (антиоксиданти - це речовини, що руйнують вільні радикали), це не впливало на довговічність істоти.

Для узгодження цих суперечливих висновків вчені запропонували, що ROS може діяти як сигнал до інших захисних механізми. Або інше місце розташування ROS в межах осередок може призвести до різних результатів. Поки ця тема ще дискутується, схоже, що теорія вільних радикалів може втратити позицію для інших теорій старіння. Але так багато досліджень, що з'єднують ROS та мітохондрії до старіння а також хвороби старості Є ще підстави для подальших досліджень.

Еволюційна гіпотеза захворювання

Перш ніж ми продовжимо нашу подорож по теоріям старіння, нам потрібно зробити невеликий об'їзд коридорами еволюційної біології.

Гени, крім усього іншого, контролюють вироблення білків та наші фізичні характеристики - наш так званий фенотип. Вони можуть змінюватися наскрізь мутація. Кожен з нас несе в собі багато мутацій у багатьох генах. Більшість цих мутацій не впливає на нас, але деякі мають негативний вплив, а інші - позитивні.

Evolution шляхом природного відбору пропонує, якщо ген (або мутація гена) забезпечує перевагу для виживання організму, він має більше шансів перейти до наступного покоління. Але якщо мутація гена погана, то ймовірність того, що вона буде усунена протягом еволюції.

Багато захворювань мають генетичну основу. Це означає, що вони викликані генетичними мутаціями. Якщо це так, то чому ці мутації все ще існують і не усуваються природним відбором?

У 1957 американський еволюційний біолог Джордж Вільямс запропонував рішення. За його гіпотеза про антагоністичну плейотропію, мутація гена може спричинити як хороші, так і погані характеристики. Але якщо добро переважає погане, мутація не усувається.

Наприклад, мутації, що викликають хворобу Хантінгтона, покращують фертильність і знижують ризик раку; мутації, що викликають захворювання серпоподібних клітин, захищають від малярії; мутації, пов’язані з муковісцидозом, також покращують фертильність. Це лише декілька Приклади серед багатьох.

Ці мутації вигідні на початку життя - вони сприяють розвитку та народженню дітей - і стають згубними лише в подальшому житті. Якщо вони хороші для виживання та вироблення наступного покоління, це може пояснити їх збереження. Це також може пояснити стійкість руйнівних захворювань, багато з яких поширені в старшому віці.

Але чи могла теорія Вільямса пояснити само старіння? Що робити, якщо гени та білки, виготовлені з цих генів, які є вигідними, коли ми молоді, згодом стають основною причиною старіння? І якщо це так, якими можуть бути ці білки?

Теорія гіперфункцій старіння

Михайло Благосклонний, професор онкології в Нью-Йорку, запропоновано навколо 2006 відповідь на це питання. Він припустив, що причиною старіння є білки (і гени, відповідальні за їх вироблення), роль яких повідомляє клітинам про наявність поживних речовин. Деякі з цих білків є ферментами, допомагаючи хімічним реакціям відбуватися в нашому організмі. Серед них фермент під назвою TOR ..

Коли фермент TOR активний, він інструктує клітини зростати. Це потрібно нам на початку життя для нашого розвитку та статевого дозрівання. Але TOR не потрібен на таких високих рівнях в подальшому житті. Насправді, гіперфункція (перенапруженість) ТОР пов'язана з багатьма захворюваннями, в тому числі раку.

Якщо TOR та інші гени, що чутливі до поживних речовин, є корінням старіння, вони якимось чином пов'язані з пошкодженням або ROS? Було показано, що гіперфункція TOR підсилює ріст клітин, але в той же час знижує захисну здатність механізми, включаючи антиоксиданти. Це означає, що пошкодження тепер можна побачити внаслідок гіперфункції деяких генів - не першопричини старіння, а результату.

Нова теорія, що ґрунтується на гіпотезі про антагоністичну плейотропію, тепер відома як " теорія гіперфункції старіння.

Ціна, яку варто заплатити

We та інші перевіряють теорію гіперфункцій і, поки що, результати підтримати його. Тим не менш, хоча ці досягнення обіцяють розуміння першопричин старіння та способів боротьби з віковими захворюваннями, це також показує складність явища. Але в міру накопичення доказів ми усвідомлюємо, що саме старіння тісно пов'язане з тим, як ми його зробили. Це пов'язано з нашим зростанням і статевим дозріванням. Можливо, старіння - це ціна, яку організмам доводиться платити, щоб вижити як вид.

Про автора

Charalampos (Babis) Rallis, Старший викладач біохімії, Університет Іст-Лондона

Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.

книги_старіння