Võit vananemise üle on inimese ammune unistus. Kuid teadlased, hoolimata arvukatest uuringutest, ei saa endiselt täielikult aru, miks vananedes on keha funktsioonid järk-järgult häiritud ja elundid ebaõnnestuvad. "Lenta.ru" räägib uuest töökohast, mis selgitab igavese nooruse võimatust tänapäeva reaalsuses.
Üks olulisemaid avastusi inimese vananemise bioloogias tehti üle 50 aasta tagasi. 1961. aastal avastas California ülikooli anatoomiaprofessor Leonard Hayflick, et inimrakud surevad umbes 50 jagunemise järel ja sellele punktile lähenedes ilmnevad vananemise tunnused. Seda nähtust on seostatud telomeeride - kromosoomide otste - lühenemisega, mis kaitsevad DNA olulist osa kahjustuste eest. Kui telomeerid täielikult kaovad, käivitab rakk enesehävitamise mehhanismi.
Ehkki mõned vananemisvastased aktivistid usuvad endiselt telomeeride lühenemist keha funktsioonide aeglase lagunemise ja järgneva surma peamiseks põhjuseks, on teadlased välja pakkunud teisi teooriaid. Näiteks mutatsioonide järkjärguline kuhjumine DNA-s, evolutsiooniline programmeerimine või vabade radikaalide mõju. Hoolimata asjaolust, et Hayflicki piiri avastamisest on möödas ligi pool sajandit, pole siiani täielikku arusaama sellest, mis elusorganismid täpselt vananema paneb.
Gerontoloog Brett Augsburger Ameerika Ühendriikide Auburni ülikoolist on välja töötanud uue lähenemisviisi vananemise põhjuste väljaselgitamiseks. Oma töös, mille eelprint on avaldatud hoidlas bioRxiv.org, soovitas ta, et probleemi lahendamise võti võib olla tasakaalustamata termodünaamika, mis kirjeldab süsteeme, mis ei ole termodünaamilises tasakaalus. Teadlase sõnul sõltub eeldatav eluiga bioloogiliste molekulide hävitamise kiirusest ja paratamatust informatsiooni kadumisest. Selgub, miks vananemise üle võitmine on lähitulevikus võimatu: põhilised füüsilised seadused muudavad keha kulumise vältimatuks.
Uus lähenemisviis selgitab mõningaid paradokse, mis tekivad teistes vananemismudelites, samuti paljastab põhimõttelised vead ühekordselt kasutatava soma teoorias, mille 1977. aastal pakkus välja inglise bioloog Thomas Kirkwood.
Ühekordselt kasutatava soma teooria eeldab, et ainevahetuse, paljunemise, taastumise ja muude funktsioonide säilitamiseks peab kehal olema teatud kogus energiat. Kuna toidu kogus on alati piiratud, peate tegema kompromisse. Kuna regeneratsiooni eest vastutavad mehhanismid ei saa piisavalt energiat, hakkab keha vananema. Mõned eksperdid usuvad, et piiravaks ressursiks on aeg, mitte energia. Selle seisukoha järgi on iga organismi jaoks optimaalne raseduse kestus, mil järglased on kõige elujõulisemad. See piirab aga aega, mille saate kasvule ja arengule pühendada. Seega mõjutab arengukiirust ja rasedusaega looduslik valik. Raseduse kiirendamine piirab aegaeraldatud rakukahjustuste parandamiseks. See toob omakorda kaasa defektide kuhjumise ja keskmise eluea vähenemise võrreldes pika tiinusperioodiga organismidega.
Telomeeridega kromosoomid
Reklaamvideo:
Pilt: USA energeetikaministeeriumi inimgenoomiprogramm
Termodünaamika teine seadus eeldab, et igasugune energia vorm kipub minema vähem korrastatud olekusse - teisisõnu, ruumis hajuma. Kõik tasakaalustamata süsteemid, sealhulgas elusorganismid, muundavad sel viisil energiat seni, kuni on saavutatud tasakaalupunkt - antud juhul surmaseisund. Paljud olendid suudavad piisavalt kaua vastu pidada üleminekule tasakaalu seisundisse, et areneda ja paljuneda. Erinevate liikide jaoks võtab see aeg mitu tundi kuni aastakümneid.
Hayflicki piir, somaatiliste rakkude jagunemist piirav
Elus organismis, kaugel termodünaamilise tasakaalu seisundist, koondub vaba energia suurte biomolekulide keemilistesse sidemetesse. See võimaldab jätkata mitmesuguste protsessidega, alates valkude lahtivõtmisest ja DNA lahtiharutamisest kuni hüdrolüüsi, oksüdeerimise ja metüülimiseni. Auxburger modelleeris süsteemi, mis näitas, et biomolekulid peavad paratamatult lagunema, mille tulemuseks on energia hajumine. Veelgi enam, kõik kehas toimuvad protsessid aitavad kaasa tasakaaluseisundi lähenemisele, sealhulgas elektriimpulsside tekitamisele.
Töö autor jõudis järeldusele, et molekulide taastamise mehhanismid ei taga DNA-s sisalduva teabe säilimist üksikutes rakkudes, seetõttu peab see paratamatult vähenema. Selle tulemusel väheneb ka organismi elujõud. Kui arvestada, et rakke mõjutab omamoodi looduslik valik, siis DNA mutatsioonide tõttu võib tekkida olukord, kui üksikud rakud (mis jagunevad mitoosi tagajärjel) saavad teiste rakkude ees eeliseid, mis pole tingimata kasulik inimesele tervikuna. Nende eemaldamine võib negatiivseid mõjusid edasi lükata, kuid aja jooksul muutub järjest rohkem rakke defektseks. Seega, kui keha elab piisavalt kaua, ei vanane see paratamatult mitte ainult, vaid varem või hiljem tabab teda vähk.
Alasti mutirottidel, nagu paljudel loomadel, on vähk.
Foto: Roman Klementschitz / Vikipeedia
Teatavatel loomaliikidel, näiteks alasti mutirott (Heterocephalus glaber), arvatakse olevat vähivabad. See arvamus on siiski ekslik, kuna pahaloomulise kasvaja ilmnemine võtab aega. Hiljuti avaldati artikkel, milles teadlased kirjeldasid H.glaberi esimest vähijuhtumit.
Pikaealisuse geenide otsimine on kasutu selles mõttes, et nende muutmine geenitehnoloogia meetoditega ei pikenda oluliselt selliste keerukate organismide elu nagu inimene. Pealegi võivad sellised manipulatsioonid olla kahjulikud, seetõttu soovitab autor loobuda lähenemisviisist, mis keskendub seoste loomisele geenide ja teatud vananemismärkide vahel. Parimal juhul esindavad geenid puudulikku pikaealisuse tegureid.
Kuidas saaks vananemist võita? Väga keeruline ja ületab kaasaegse biotehnoloogia võimalusi. Kuna vanuseprotsessid on fundamentaalsete seaduste tagajärg, pole vananemise põhjuste kõrvaldamine endiselt ebareaalne. Efektiivseks lähenemisviisiks võib sel juhul olla DNA-teekide loomine, mis salvestavad teavet tervete geenide kohta. Nende põhjal saab noori tüvirakke sünteesida siirdamiseks vanasse organismi. Auxburgeri sõnul on sellised meetodid olemasolevatest tõhusamad.
Aleksander Enikeev
