Валентина Разумова / Shutterstock

Почему мы стареем? На этот вопрос ученые десятилетиями ломали голову, но, наконец, мы начинаем получать некоторые ответы. Вот история до сих пор.

Одна из самых старых теорий старения теория накопления ущербаПредложенный Августом Вейсманом в 1882. Клетки и организмы представляют собой сложные системы со многими компонентами, все изящно взаимосвязаны, но эти сложные системы хрупки и изнашиваются из-за постепенного накопления повреждение в триллионах клеток в наших телах. По мере увеличения урона организм не может полностью восстановить себя, что приводит к старение и болезни старости.

Свободные радикалы

Версия теории накопления ущерба называется свободнорадикальная теория старения Впервые был представлен Ребеккой Гершман и Даниэлем Гилбертом в 1954, а затем разработан американским химиком Денхамом Харманом. В 1956.

Свободные радикалы являются естественными побочными продуктами дыхания и обмена веществ и со временем накапливаются в нашем организме. Харман предположил, что, поскольку повреждение клеток и свободных радикалов увеличивается с возрастом, возможно, свободные радикалы наносят ущерб.

Свободные радикалы, на которые сфокусирован Харман, называются «активные формы кислорода» (АФК). Они создаются митохондриями клетки, поскольку они превращают питательные вещества в энергию для функционирования клетки.

Как работают митохондрии.

Ученые обнаружили, что АФК может атаковать и реагировать с ДНК, белками и липидами (жирами), изменяя их свойства и функция, В экспериментах было показано увеличение продукции АФК у дрожжей, червей и плодовых мух сократить их жизнь.

Теория Хармана доминировала в области старения в 1990 и ранних 2000. Но тогда несколько Исследования началась противоречащий теории. Когда животные, такие как саламандры и мышиЕсли молчать антиоксидантные гены (антиоксиданты - это вещества, которые разрушают свободные радикалы), это никак не повлияло на долговечность существа.

Чтобы примирить эти противоречивые выводы, ученые предположили, что АФК может выступать в качестве сигналов для других защитных механизмы, Или это другое расположение ROS в пределах ячейка может привести к другим результатам. Пока эта тема еще обсуждается, кажется, что теория свободных радикалов может уступить место другим теориям старения. Но с таким количеством исследований, связывающих ROS и митохондрии в старение так же как и сигнал болезни старости Есть еще основания для дальнейших исследований.

Эволюционная гипотеза болезни

Прежде чем мы продолжим наше путешествие по теориям старения, нам нужно сделать небольшой обход по коридорам эволюционной биологии.

Гены контролируют, среди прочего, производство белков и наши физические характеристики - наш так называемый фенотип. Они могут измениться через мутация, Каждый из нас несет много мутаций во многих генах. Большинство из этих мутаций не влияют на нас, но некоторые имеют отрицательные последствия, а другие - положительные.

эволюция естественный отбор предполагает, что если ген (или генная мутация) обеспечивает преимущество для выживания организма, у него больше шансов быть переданным следующему поколению. Но если мутация гена плохая, есть вероятность, что она будет устранена в ходе эволюции.

Многие заболевания имеют генетическую основу. Это означает, что они вызваны генетическими мутациями. Если это так, то почему эти мутации все еще существуют и не устраняются естественным отбором?

В 1957 американский эволюционный биолог по имени Джордж Уильямс предложил решение. По его словам гипотеза антагонистической плейотропиимутация гена может привести как к хорошим, так и к плохим характеристикам. Но если хорошее перевешивает плохое, мутация не устраняется.

Например, мутации, вызывающие болезнь Хантингтона, улучшают фертильность и снижают риск развития рака; мутации, вызывающие серповидноклеточную анемию, защищают от малярии; и мутации, связанные с муковисцидозом, также улучшают фертильность. Это всего лишь несколько Примеры среди многих.

Эти мутации полезны в раннем возрасте - они способствуют развитию и рождению детей - и становятся вредными только в дальнейшей жизни. Если они хороши для выживания и производства следующего поколения, это может объяснить их сохранение. Это также может объяснить постоянство разрушительных заболеваний, многие из которых распространены в пожилом возрасте.

Но может ли теория Уильямса объяснить старение? Что, если гены и белки, полученные из этих генов, которые являются полезными, когда мы молоды, позже становятся основной причиной старения? И если это так, то какими могут быть эти белки?

Гиперфункция теории старения

Михаил Благосклонный, профессор онкологии в Нью-Йорке, предложенный вокруг 2006 ответ на этот вопрос. Он предположил, что причиной старения являются белки (и гены, ответственные за их создание), с ролью сообщать клеткам, доступны ли питательные вещества. Некоторые из этих белков являются ферментами, помогающими химическим реакциям происходить в нашем организме. Среди них есть фермент под названием TOR ..

Когда фермент TOR активен, он инструктирует клетки расти, Нам нужно это в раннем возрасте для нашего развития и полового созревания. Но TOR не нужен на таких высоких уровнях в дальнейшей жизни. Фактически, гиперфункция (гиперактивность) TOR связана со многими заболеваниями, включая рака.

Если TOR и другие питательные гены являются корнем старения, связаны ли они с повреждением или с ROS? Было показано, что гиперфункция TOR ускоряет рост клеток, но в то же время снижает механизмыв том числе антиоксиданты. Это означает, что повреждение теперь можно рассматривать как результат гиперфункции некоторых генов - не основной причины старения, а его результата.

Новая теория, основанная на гипотезе антагонистической плейотропии, теперь известна как теория гиперфункции старения.

Цена, которую стоит заплатить

We и всех пользователей. тестируют теорию гиперфункции и, до сих пор, Результаты поддержать это. Тем не менее, хотя эти достижения обещают понимание коренных причин старения и того, как бороться с возрастными заболеваниями, это также показывает сложность явления. Но по мере накопления доказательств мы понимаем, что само старение тесно связано с тем, как мы созданы. Это связано с нашим ростом и половым созреванием. Возможно, старение - это цена, которую организмы должны платить за выживание как вид.

Об авторе

Харалампос (Бабис) РаллисСтарший преподаватель кафедры биохимии, Университет Восточного Лондона

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.

books_aging