Предложено объяснение механизмам смерти и старения
Победа над старением — давешняя мечта человека. Но у ученых, не обращая внимания на бессчётные изучения, до сих пор нет полного понимания, из-за чего с возрастом функции организма неспешно нарушаются, а органы выходят из строя.
Мы говорим о новой работе, которая растолковывает невозможность вечной юности в современной действительности.
Одно из самых серьёзных открытий в области биологии старения человека было сделано более 50 лет назад. В первой половине 60-ых годов XX века доктор наук анатомии Калифорнийского университета Леонард Хейфлик понял, что клетки человека умирают приблизительно по окончании 50 делений, а по мере приближения к данной точке демонстрируют показатели старения.
Это явление связали с укорочением теломер — концевых участков хромосом, каковые защищают жизненно неотъемлемую часть ДНК от повреждений. В то время, когда теломеры всецело исчезают, клетка запускает механизм самоуничтожения.
Не смотря на то, что кое-какие активисты борьбы со старением до сих пор вычисляют укорочение теломер главной причиной медленного последующей функций смерти и угасания организма, учеными были предложены и другие теории. К примеру, постепенное накопление мутаций в ДНК, эволюционное программирование либо влияние свободных радикалов.
Не обращая внимания на то что с открытия предела Хейфлика прошло практически полвека, до сих пор нет полного понимания, что именно заставляет живые организмы стареть.
Геронтолог Бретт Ауксбургер (Brett Augsburger) из Обернского университета в Соединенных Штатах создал новый подход для выяснения обстоятельств старения. В собственной статье, препринт которой размещён в репозитории bioRxiv.org, он высказал предположение, что ключом к решению проблемы возможно неравновесная термодинамика, которая обрисовывает совокупности, не находящиеся в состоянии термодинамического равновесия.
Согласно точки зрения ученого, длительность судьбы зависит от скорости разрушения биологических неизбежной потери и молекул информации. Делается понятным, из-за чего победа над старением неосуществима в скором времени: основные физические законы делают износ организма неизбежным.
Новый подход растолковывает кое-какие парадоксы, появляющиеся в рамках вторых моделей старения, и раскрывает фундаментальные недочёты в теории одноразовой сомы, которая была предложена во второй половине 70-ых годов XX века британским биологом Томасом Кирквудом (Thomas Kirkwood).
Теория одноразовой сомы исходит из того, что организм обязан располагать определенным числом энергии для поддержания метаболизма, размножения, других функций и восстановления. Так как количество еды ограничено, приходится идти на компромисс.
Потому, что механизмы, несущие ответственность за регенерацию, не приобретают энергию в достаточном количестве, тело начинает стареть. Кое-какие эксперты уверены в том, что лимитирующим ресурсом есть время, а вовсе не энергия.
В соответствии с данной мнению, для каждого организма существует оптимальная длительность беременности, в то время, когда потомство будет наиболее жизнеспособным. Но она ограничивает время, которое возможно посвятить росту и формированию.
Так, период беременности и скорость развития выясняются под влиянием естественного отбора. Ускорение беременности ограничивает время, отведенное на ремонт клеточных повреждений.
Это, со своей стороны, ведет к уменьшению продолжительности и накоплению дефектов судьбы если сравнивать с организмами с долгим сроком вынашивания плода.
Хромосомы с теломерами
© U.S. Department of Energy Human Genome Program
Второй закон термодинамики предполагает, что каждые формы энергии склонны переходить в менее упорядоченное состояние — иными словами, рассеиваться в пространстве. Каждая неравновесная совокупность, среди них и живые организмы, будут преобразовывать так энергию, пока не достигнут точки равновесия — в этом случае состояния смерти.
Многие существа способны противостоять переходу в состояние равновесия достаточно продолжительно, дабы развиваться и размножаться. Для различных видов это время занимает от нескольких часов до десятилетий.
Предел Хейфлика, ограничивающий деление соматических клеток
В живом организме, далеком от состояния термодинамического равновесия, свободная энергия сконцентрирована в химических связях больших биомолекул. Это позволяет протекать разным процессам, от разворачивания белков и распутывания ДНК до гидролиза, окисления и метилирования.
Ауксбургер смоделировал совокупность, которая показала, что биомолекулы должны неизбежно деградировать, в следствии чего энергия рассеивается. Более того, каждые процессы, происходящие в организме, содействуют приближению к состоянию равновесия, включая генерацию электрических импульсов.
Создатель работы заключил , что механизмы восстановления молекул не гарантируют того, что информация, содержащаяся в ДНК, сохранится в отдельных клетках, исходя из этого она неизбежно обязана уменьшаться. В следствии жизнеспособность организма кроме этого понижается.
В случае если учесть, что на клетки воздействует собственного рода естественный отбор, то из-за мутаций в ДНК может появиться обстановка, в то время, когда отдельные клетки (делящиеся в следствии митоза) приобретают преимущества перед вторыми клетками, что не обязательно полезно для человека в целом. Их удаление может отсрочить негативные последствия, но со временем все больше клеток будут становиться дефектными.
Исходя из этого в случае если организм живет достаточно продолжительно, он не только неизбежно стареет, но непременно его поражает раковое заболевание.
Обнажённые землекопы, как и многие животные, болеют раком
© Roman Klementschitz / Wikipedia
Считается, что кое-какие виды животных — к примеру, обнажённые землекопы (Heterocephalus glaber) — не страдают раком. Но это вывод ошибочно, потому, что для появления злокачественной опухоли нужно время.
Сравнительно не так давно была опубликована статья, в которой ученые обрисовали первый случай рака у H.glaber.
Поиск генов долголетия есть ненужным в том смысле, что их редактирование посредством способов генной инженерии не разрешит существенно продолжить жизнь таких сложных организмов, как человек. Более того, подобные манипуляции смогут нанести вред, исходя из этого создатель рекомендует отойти от подхода, что фокусируется на установлении связей между определёнными признаками и генами старения.
В лучшем случае гены являются далеко не полный комплект факторов долголетия.
Каким же возможно метод победить старение? Весьма сложным и выходящим за пределы возможностей современных биотехнологий.
Так как возрастные процессы являются следствием основных законов, устранить обстоятельства, лежащие в базе старения, пока невозможно. Действенным подходом при таких условиях возможно создание библиотек ДНК, в которых хранится информация о неповрежденных генах.
На их базе возможно синтезировать юные стволовые клетки для пересаживания в ветхий организм. По словам Ауксбургера, такие способы более действенны, чем существующие сейчас.
Источник: А. Еникеев lenta.ru
Далай-лама. Диалог с учеными о смерти и старости (Часть 1)
