Staramo se z razlogom, a kot rezultat posebnega biološkega programa. Toda na svetu je afriški goli mol, podgana, miška podobna žival, ki se ne more postarati.
Znanstveniki so ugotovili, zakaj ljudje starajo, bagri pa ne.
Takole piše Jared Sluyter:
Življenje ločenega posameznika, ločenega posameznika biološke vrste, je zelo dragocena stvar, vendar obstajajo stvari, ki so še pomembnejše. Namreč, sam pogled. To je pravzaprav celoten nabor genov (temu rečemo genom), ki je vsebovan pri vsakem posamezniku te vrste in dejansko določa, kaj je.
Pravilno je, da vsaka živa bitja preprosto obravnavamo kot začasno posodo za gene, ki so jih prejeli od staršev in jih prenašajo na svoje otroke. Takšno idejo je prvič v eksplicitni obliki formuliral verjetno Richard Dawkins v svoji znameniti knjigi "Sebični gen".
Interesi genoma in njegovega začasnega nosilca (živo bitje) praviloma sovpadajo. Toda včasih ne. In potem takoj postane jasno, kdo je šef - seveda genom.
Če je genom vrste v nevarnosti ali pa se vrsta šele mora razvijati, potem lahko nosilec varno žrtvujemo - naslednje generacije bodo "rodile nove".
Promocijski video:
Zato sem prepričan, da genomi večine (če ne celo vseh) živih stvari vsebujejo posebne škodljive programe. Od tega sama bitja nimajo nič dobrega, a ki so potrebna za razvoj vrste. Najprej programi smrti, ki zagotavljajo spremembo generacij in s tem evolucijo. In včasih so urejene na "hiter" način - na primer v letnih rastlinah, ki umrejo, ubijejo jih lastna semena po zorenju, včasih pa "na počasen" način. Najbolj nenavaden program za samomor je program staranja. Zaradi česar se številne vrste, vključno z vami in jaz, s starostjo "poslabšajo" in na koncu umrejo.
Dejstvo, da se staramo z razlogom, a kot rezultat dejavnosti posebnega biološkega programa, ni očitno in zahteva dokazovanje. Poskušal sem ga zgraditi "po kontradikciji" in vam pokazal primer živali, ki je program staranja izključila zase. Ker mu ni treba več toliko pospeševati lastne evolucije - je že dober! Ta, tako kot ti in jaz, je sesalec, dokaj blizu sorodnika navadne miške - afriškega glodavca, golega podgane! Če miš živi 2-3 leta, uspe v tem času postati popolnoma star in umre od starosti, potem krt podgana živi več kot 30 let, in če včasih pokaže nekatere znake staranja, potem ponavadi niso usodni. Večina biologov se strinja, da je gola podgana podgana starostna žival (no,ali bolj znanstveno, žival z zanemarljivim staranjem).
In zdaj je v naši seriji napočil čas za odgovor na glavno "vprašanje o kopačih": kako je to storil? Kako je izklopil svoje staranje ??!
Pred nekaj leti na to temo ne bi imel ničesar povedati. Toda v letu 2017 nam je v eni najprestižnejših znanstvenih revij na svetu, Physiological Reviews, uspelo objaviti teoretično delo, ki razlaga pojav fenomena golega mola podgane. Konec leta 2017 je izšla ruska različica.
Vse se je začelo, kot vedno, z mitohondrijami. To so tako majhne elektrarne, ki so v vsaki celici in s katerimi dihamo. Upam, da bo o njih nastala ločena epizoda naše serije. Raziskovanje mitohondrijev je glavna posebnost akademika Vladimirja Petroviča Skulačeva. Pravzaprav so v njegovem laboratoriju konec 60. let ugotovili, kako delujejo. Zadnjih 20 let so akademika poleg mitohondrijev zanimali tudi problemi staranja in seveda si je s titaničnimi napori prizadeval, da bi izvedel poskus z mitohondriji golega podgana. Moram opozoriti, da so mitohondrije zelo povezane s staranjem, več o tem pa v naslednji seriji.
Raziskave mitohondrij golega podgane so kronale z uspešnostjo. Na inštitutu v berlinskem živalskem vrtu so izvajali poskuse na molskih podganah, zaposlenemu Vladimirju Skulachevu, znanemu biologu Mihailu Vysokikhu, ki je zaradi tega posebej prišel iz Moskve, pa je uspelo pridobiti vzorec tkiva krtice in izmeriti različne parametre mitohondrijev v tem tkivu. V njih ni bilo nič posebej zanimivega, razen rahlo nenavadne krivulje, ki prikazuje hitrost absorpcije kisika v mitohondrijih (v določenih pogojih tudi dihajo).
Po vrnitvi v Moskvo je Mihael voditelju pokazal to krivino, ki jo je tudi ona nekaj spomnila, a kaj točno - niso se mogli spomniti. Tako so si biologi lovili možgane, dokler grafa niso pokazali drugemu kolegu, vodji celičnega bioenergijskega laboratorija Borisu Černjaku, ki je znan po tem, da nikoli ničesar ne pozabi (no, vsaj če je povezan z mitohondriji, dihanjem in živimi celicami). Pogledal je in takoj rekel - natančno enako krivuljo lahko dobimo z registracijo dihanja mitohondrijev novorojenih podganjih mladičev!
In tukaj je imel Vladimir Petrovič eno idejo. Toliko so ga ujeli, da se je spakiral in odšel v Berlin, da bi osebno pogledal golega podgana.
Kaj je našel? Da je on (krt mol) gol. In ali veste, na koga je videti zaradi tega?
Poglejte fotografijo golega podgane. In v bližini - kopači sploh ne. To so novorojene podgane. Poglejte, kako so si podobni? V nekaj dneh bodo mladiči odraščali, se oblačili s krznom in se spremenili v običajne podgane. In kopači niso. Tako bo ostal za vse življenje in bo ostal, kot bi bil, novorojenček.
Nadaljnja preiskava je pokazala, da imajo krtne podgane več kot 40 znakov takšnega "novorojenčka" ali "otroštva" v primerjavi s podganami. Tu je nekaj takih:
- Nizka teža v primerjavi z drugimi vrstami družine.
- Pomanjkanje las (glodalci ga imajo vedno).
- Pomanjkanje ušes.
- Omejena sposobnost vzdrževanja konstantne telesne temperature (kot pri novorojenih sesalcih).
- Visoke kognitivne sposobnosti (radovednost).
- Nizka občutljivost za bolečino.
- Sposobnost nevronov, da se regenerirajo in povečajo življenjsko dobo nevronov.
- Ni upada s starostjo ravni inzulinu podobnega rastnega faktorja 2 (IGF2).
- Stopnja superoksidnih dismutaz 1 in 2 se s starostjo ne zmanjšuje, kot tudi katalaze.
- In tudi nekaj deset več zunanjih, fizioloških in biokemijskih znakov.
Se pravi, izkazalo se je, da je krtni program ustavil program svojega individualnega razvoja na stopnji novorojenega glodavca. Podoben pojav je bil opisan že prej, na primer za dvoživke, in se imenuje neotenija. Zaradi pravičnosti je treba reči, da Vladimir Skulachev ni bil prvi, ki je opozoril na dejstvo, da je krtica podgana neotenična žival. Pred njim so to opazili Richard Alexander leta 1991 in nekateri drugi znanstveniki. Toda tega pojava sploh niso povezali z dolgoživostjo (Aleksander preprosto ni vedel za življenjsko dobo teh živali).
Zaljubljen v otroštvu
Akademik Skulačev je formuliral zelo preprosto idejo: če se je krt zaustavil na stopnji mladiča, potem njegov program individualnega razvoja preprosto ne doseže trenutka, ko je čas, da začne starati. Otroci se ne postarajo! Tako dobimo najpomembnejši dokaz: staranje je del programa za razvoj in življenje telesa. Enako kot rojstvo, rast, zorenje. In če se celoten program ustavi, potem tudi staranje!
To se je zgodilo kopačem. Če bi se to zgodilo z navadno vrsto, bi izginila zelo kmalu, saj bi se, če ne bi bilo staranja, njen razvoj močno upočasnil. In kopač je rešil svojo evsocialnost. Življenje v načinu mravljišča se je izkazalo za toliko bolj stabilno, da si je lahko privoščil izklop staranja kot evolucijsko orodje.
In zdi se, da se je v evoluciji najzanimivejše vrste bioloških bitij za nas - Homo sapiens - začela popolnoma enaka zgodba, ki se je zgodila z golo molo podgano. Ste že kdaj opazili, da so ljudje najbolj podobni … otroškim opicam?
Ali je mogoče podaljšati življenje in dolgo ostati mlad? Znanstveniki pravijo, da je vse resnično, saj se je v petsto letih pričakovana življenjska doba ljudi skoraj potrojila. Pa vendar, zakaj se staramo?
Kaj je staranje?
Staranje običajno imenujemo biološki proces postopnega zmanjševanja ali popolnega zaustavitve vitalnih funkcij telesa. Telo se zaradi staranja slabše prilagaja okolju, zmanjša se sposobnost regeneracije tkiv, pridobijo se bolezni in presnovne motnje.
Zunanji rezultat staranja je povečanje mišic, gube in sivi lasje.
Seveda lahko delaš plastične operacije, uporabljaš ličila in imaš dobrega zdravnika, vendar svoje starosti ne moreš prevarati. Vendar morate vedeti - vsi se starajo drugače, in to je zasluga same osebe. Obstajajo moški in ženske v svojih petdesetih, ki so videti čudovito, in tudi štiridesetletniki, ki se jim zdi, da so "precej čez petdeset."
Teorije in hipoteze staranja
Nihče ne ve natančnega razloga, zakaj se staramo in zato nastajajo hipoteze in špekulacije - bolj ali manj podprte z znanstvenimi podatki. Vsak od njih ima podpornike, toda najverjetneje bodo pravi razlogi v združevanju teorij.
Najprej se telo stara zaradi dejstva, da ima vsaka celica telesa svoj program - kako in kolikokrat si ga deliti, nadomeščati "starostnike" z "novimi rekruti". V vsaki od celic se te zamenjave v povprečju zgodijo približno sedemdesetkrat.
Kako hitro se bo teh sedemdeset krat zgodilo v vsaki od celic, je odvisno od telesa in metabolizma, od vašega odnosa do telesa. Če ne spremljate svojega zdravja, ne jejte dobro in so izpostavljeni škodljivim dejavnikom okolja, se morajo telesne celice pogosteje obnavljati, njihov vir se hitreje izčrpava.
Na primer, koža zaradi pogostih in intenzivnih sončnih opeklin postara veliko hitreje, še posebej, ko pridobi čokoladni odtenek, še posebej pa, ko se močno opeče in z opeklinami.
Drugi razlog za staranje velja za začetek programa samouničenja celic zaradi njihove aktivne škode zaradi okoljskih dejavnikov in notranjih motenj. Poškodovana celica je potencialno nevarna za telo z degeneracijo v tumor, zato so najmanjše okvare celic začetek zagonu "čistilnega sistema", včasih pa to poteka z zelo drastičnimi ukrepi, z zajemom vseh sosednjih celic in odmrtjem celotnih območij v tkivih ali organih.
Po tem načelu se poškodbe jeter pojavijo s čezmerno libacijo, poškodbami bronhijev in pljuč pri kajenju, poškodbami krvnih žil pri aterosklerozi. Podobno načelo celične smrti deluje med srčnimi infarkti ali možgansko kapjo - to je smrt nezdružljivih celic.
Bi to lahko bili geni?
Genska teorija staranja postaja danes v znanstvenem svetu vse bolj priljubljena, kar bi veliko razložilo - tako začetek določenega števila delitev, kot tudi odmrtje celic ob poškodbi in celo sprememba metabolizma s starostjo.
Če lahko izoliramo gen za staranje, zdaj, ko lahko kombiniramo in spreminjamo gene, lahko starost prekličemo. Res je, odprava smrti grozi, da bo čez nekaj let preplavila planet in uničila. Toda nihče noče umreti!
Zakaj se staramo?
Dokler ne najdemo genov, predlagamo, da razmislimo o razlogih, ki se z njim še bolj približajo. Večino jih ustvarimo sami.
Poglejte si svoje življenje - to je vrsta stresa s preobremenjenostjo živčnega sistema, težave doma in v službi, otroci z poukom in modricami, zlomljenimi koleni - vse to dodaja naše sive lase. Stres spodkopava imuniteto in zdravje, moti spanec - kronično pomanjkanje spanja pa bistveno skrajša življenjsko dobo. Če torej želite živeti dolgo časa, se naučite, kako pravilno počivati in se sprostiti.
Drugi vzroki za prezgodnje staranje so zmanjšana telesna aktivnost in odvečni kilogrami. Odlagajo maščobe v predelu srca in ožilja, ledvice in črevesje plavajo z maščobo - bo to dodalo vaše zdravje in dolga leta? Verjetno je čas, da razmislite o svojih prehranjevalnih navadah, jejte manj, pojdite na dieto, pogosteje hodite in igrajte šport.
Zasvojenosti, ki nam skrajšajo že tako kratko življenje, so tudi cigarete in alkohol, tudi šibki. Menijo, da iz ene cigarete življenje postane osem minut krajše. Izračunajte, koliko časa v življenju ste že spravili v dim? In če zaužijete več kot en kozarec suhega vina na dan minus 24 ur vašega življenja in minus tisoč jetrnih celic, ali je vredno tega dvomljivega užitka vašega zdravja?
Drugi "ubijalec" vašega telesa je … sladkor, ta sladek kristalni prah je tako škodljiv kot cigarete. Konec koncev ga porabimo veliko več, kot je fiziološko potrebno. Vendar pa je ne smete nadomestiti s sladili - še bolj so škodljiva.
Seveda vplivajo tudi sončno sevanje, ultravijolični žarki, onesnažen zrak in težke kovine v njem in voda, vendar je ves ta vpliv zanemarljiv v primerjavi z našimi lastnimi "poskusi" na telesu. Morate razmisliti - večina vzrokov staranja je v glavnem odvisna od nas.
Občasno obstajajo ljudje, za katere običajni zakoni in predpisi ne veljajo - brez spanja ne morejo, med najstrašnejšimi epidemijami se ne okužijo z nevarnimi okužbami. Vendar pa ni osebe, ki ne bi bila podvržena staranju. Vsa živa bitja se starajo, uničujejo in propadajo. Pa tudi neživa narava: zgradbe, kamni, mostovi in ceste - prav tako postopoma propadajo in zapadejo v stanje. Očitno je staranje določen obvezen postopek, običajen za živo in neživo naravo.
Leta 1865 je nemški fizik R. Clausis prvič osvetlil osnovne vzroke tega pojava. Postavljal je, da se vsi procesi v naravi odvijajo asimetrično, enosmerno. Uničenje se zgodi samo od sebe, ustvarjanje pa zahteva porabo energije. Zaradi tega entropija v svetu nenehno raste - amortizacija energije in kaos se povečujeta. Temeljnemu zakonu naravoslovja pravimo tudi drugi zakon termodinamike. Po njegovem mnenju je za ustvarjanje in obstoj katere koli strukture potreben priliv energije od zunaj, saj se sama energija ponavadi razblini v prostoru (ta proces je bolj verjetno kot ustvarjanje urejenih struktur). Živi organizmi spadajo v odprte termodinamične sisteme: rastline absorbirajo sončno energijo in jo pretvorijo v organske in anorganske spojine oz.živalski organizmi te spojine razgradijo in si tako priskrbijo energijo. Hkrati so živa bitja v termodinamičnem ravnovesju z okoljem, postopoma oddajajo ali razsipavajo energijo, ki oskrbujejo entropijo s svetom.
Izkazalo pa se je, da drugi zakon termodinamike obstoja živih organizmov ni popolnoma izčrpan. Vzorce njihovega razvoja pojasnjuje tretji zakon termodinamike, ki ga je utemeljil izjemen belgijski znanstvenik I. Prigozhin, domačin iz Rusije: presežek proste energije, ki ga absorbira odprt sistem, lahko privede do samozapletenosti sistema. Obstaja določena stopnja zapletenosti, pod katero sistem ne more reproducirati svoje vrste.
Živi organizmi se v nekem smislu upirajo rasti entropije in kaosa v Vesolju, ki tvorijo vedno bolj zapletene strukture in nabirajo informacije. Ta postopek je nasproten procesu staranja. Takšen boj z entropijo je mogoč, očitno, zaradi obstoja brezčasnega genetskega programa, ki se večkrat prepisuje in prenaša na prihodnje generacije. Živi organizem lahko primerjamo s knjigo, ki jo nenehno ponatisujejo. Papir, na katerem je knjiga napisana, se lahko obrabi in pokvari, vendar je njena vsebina večna.
Nesmrtne bakterije
Ko smo govorili o dejstvu, da so vsa živa bitja podvržena staranju, smo naredili netočnost: obstajajo situacije, za katere to pravilo ne velja. Na primer, kaj se zgodi, ko se živa celica ali bakterija med reprodukcijo razdeli na pol? Iz njega nastaneta dve drugi celici, ki se nato spet delita in tako naprej ad infinitum. Celica, ki je rodila vse ostale, ni imela časa, da bi se postarala, pravzaprav je ostala nesmrtna. Vprašanje staranja v enoceličnih organizmih in nenehno delitev celic, kot so reproduktivne ali tumorske celice, ostaja odprto. A. Weisman je konec devetnajstega stoletja ustvaril teorijo, ki je postavila nesmrtnost bakterij in odsotnost staranja v njih. danes se s tem strinjajo mnogi učenjaki, drugi pa dvomijo v to. Za oba obstaja dovolj dokazov.
Kaj pa večcelični organizmi? Konec koncev se večina njihovih celic ne more nenehno deliti, opraviti morajo še nekatere druge naloge - zagotoviti gibanje, prehrano, regulacijo notranjih procesov. To nasprotje med potrebo po specializaciji celic in ohranjanjem njihove nesmrtnosti je narava razrešila z delitvijo celic na dve vrsti. Somatske celice podpirajo vitalne procese v telesu, zarodne celice pa se delijo, kar zagotavlja nadaljevanje rodu. Somatske celice starajo in umirajo, spolne celice pa so praktično večne. Cilj obstoja ogromnih in zapletenih večceličnih organizmov, ki vsebujejo trilijo somatskih celic, je zagotoviti nesmrtnost zarodnih celic.
Kako poteka staranje somatskih celic? Ameriški raziskovalec L. Hayflick je ugotovil, da obstajajo mehanizmi, ki omejujejo število delitev: v povprečju je vsaka somatska celica sposobna največ 50 delitev, nato pa se stara in umre. Postopno staranje celotnega organizma je posledica dejstva, da so vse njegove somatske celice izčrpale število dodeljenih delitev. Po tem se celice starajo, razgrajujejo in odmrejo.
Če somatske celice kršijo ta zakon, se nenehno delijo, tako da večkrat reproducirajo svoje nove kopije. To ne vodi v nič dobrega - navsezadnje se tako pojavlja tumor v telesu. Celice postanejo "nesmrtne", vendar se ta namišljena nesmrtnost na koncu kupi za ceno smrti celotnega organizma.
Od miške do slona
Problem staranja je neposredno povezan z vprašanjem različne življenjske dobe različnih organizmov. Nemški fiziolog M. Rubner leta 1908 je prvi opozoril znanstvenike na dejstvo, da veliki sesalci živijo dlje kot majhni. Na primer, miš živi 3,5 leta, pes - 20 let, konj - 46, slon - 70. Rubner je to pojasnil z različnimi stopnjami metabolizma.
Skupni odhodki energije pri različnih sesalcih v življenju so približno enaki - 200 kcal na 1 gram mase. Po Rubnerjevih besedah je vsaka vrsta sposobna predelati le določeno količino energije - ko jo je izčrpala, umre. Presnovna hitrost in skupna poraba kisika sta odvisna od velikosti živali in površine telesa. Masa se poveča sorazmerno z linearnimi dimenzijami telesa, vzetih v kocko, in površino v kvadraturi. Slon potrebuje veliko manj energije za vzdrževanje telesne temperature kot enako število miši po teži - skupna telesna površina vseh teh miši bo bistveno večja od površine slona. Zato si slon lahko "privošči" veliko nižjo hitrost presnove kot miš. Ta velika poraba energije v miški vodi do dejstva, da hitreje porabi dodeljene rezerve energije,kot slon, njegova življenjska doba pa je veliko krajša.
Tako obstaja obratna povezava med hitrostjo presnove živali in trajanjem njenega življenja. Nizka telesna teža in visoka presnova imata za posledico kratko življenjsko dobo. Ta vzorec se je imenoval pravilo Rubnerjeve površinske energije.
Kljub prepričljivi preprostosti pravila, ki ga je odkril Rubner, se mnogi znanstveniki niso strinjali z njim. Dvomili so, da pravilo pojasnjuje razloge za staranje vseh živih organizmov - pri tem je veliko izjem. Na primer, človek tega zakona ne spoštuje: skupni izdatki za energijo so zelo visoki, njegova življenjska doba pa je štirikrat daljša, kot bi morala biti ob takšni izmenjavi. Kaj je razlog za to? Razlog je pred kratkim postal jasen.
Z kisikom je treba ravnati previdno
Obstaja še en dejavnik, ki določa življenjsko dobo - to je delni tlak kisika. Koncentracija kisika v zraku je 20,8 odstotka. Zmanjšanje ali povečanje te številke je možno le v ozkih mejah, sicer živi organizmi umrejo. Znano je, da je pomanjkanje kisika usodno za žive. Toda le redki se zavedajo nevarnosti njegovega presežka. Čisti kisik uniči laboratorijske živali v nekaj dneh, pri tlaku 2-5 atmosfer pa se to obdobje zmanjša na ure in minute. Torej ta plin ni potreben samo za življenje, lahko je tudi grozen univerzalni strup, ki ubije vse živo. Mnogi znanstveniki menijo, da ozračje Zemlje v zgodnjem obdobju svojega razvoja ni vsebovalo kisika in prav ta okoliščina je pripomogla k nastanku življenja na našem planetu. Po grobih ocenah strokovnjakov oz. Atmosfera bogata s kisikom na Zemlji je nastala pred približno 1,4 milijarde let kot posledica vitalne aktivnosti primitivnih organizmov, ki so sposobni fotosinteze. Absorbirali so sončno energijo in ogljikov dioksid ter oddajali kisik. Njihov obstoj je ustvaril predpogoje za nastanek drugih vrst živih organizmov - tistih, ki porabijo kisik za dihanje. Vendar so morala živa bitja skrbeti za nevtralizacijo strupenosti te snovi.za nevtralizacijo strupenosti te snovi.za nevtralizacijo strupenosti te snovi.
Sama molekula kisika in produkt njegove popolne redukcije z vodikom - vodo - nista strupena. Vendar zmanjšanje kisika poteka tako, da nastajajo proizvodi, ki poškodujejo celice, skoraj v vseh fazah procesa: anionski superoksidni anionski radikal, vodikov peroksid in hidroksilni radikal. Imenujemo jih reaktivne kisikove vrste. Organizmi, ki uporabljajo kisik za dihanje, z uporabo encimov in beljakovinskih katalizatorjev, preprečujejo nastajanje teh snovi ali zmanjšujejo njihov škodljiv vpliv na celice.
Ameriška biokemičara J. McCord in I. Fridovič sta leta 1969 odkrila, da glavno vlogo pri tej zaščiti igra encim superoksid dismutaza. Ta encim pretvori anionske radikale superoksida v bolj neškodljiv vodikov peroksid in molekularni kisik. Vodikov peroksid takoj uničijo drugi encimi - katalaza in peroksidaze.
Odkritje mehanizma nevtralizacije reaktivnih kisikovih vrst je drugim raziskovalcem omogočilo ključno razumevanje problemov radiobiologije, onkologije, imunologije in gerontologije. Angleški raziskovalec D. Harman je predstavil tako imenovano teorijo prostih radikalov o staranju. Predlagal je, da so spremembe, povezane s starostjo, posledica kopičenja škode, ki jo povzročajo prosti radikali - fragmenti molekul, ki imajo neparni elektron in imajo zato povečano kemično aktivnost. Takšni prosti radikali se lahko tvorijo v celicah pod vplivom sevanja, določenih kemičnih reakcij in temperaturnih sprememb. Toda glavni vir prostih radikalov v telesu je zmanjšanje molekule kisika. Zato lahko rečemo, da je staranje na splošno posledica uničevalnega, strupenega učinka kisika na telo oz.ki se s starostjo postopoma povečuje.
Biokemija staranja
Ko je postalo jasno, da ima superoksid dismutaza v celici vlogo "encim proti staranju", so se raziskovalci vprašali, ali je aktivnost tega encima ključni vzrok za spremembe, povezane s starostjo in razlike v življenjski dobi? Pričakovali smo, da se s starostjo aktivnost encimov zmanjšuje, povečuje pa se tudi uničevalni učinek kisika. Izkazalo pa se je, da se aktivnost superoksidne dismutaze v večini primerov s starostjo zelo malo spreminja.
Kopičenje starostnih sprememb v celicah je odvisno od razmerja dveh procesov: tvorbe prostih radikalov in njihove nevtralizacije. "Tovarne" prostih radikalov so majhna podolgovata telesa znotraj celice - mitohondrije, njene energetske postaje. D. Harman je te strukture poimenoval molekularna ura celice: hitrejša je proizvodnja radikalov v njih, hitrejše se vrtijo ročne ure in manj časa mora celica živeti. Pri vrstah s kratko življenjsko dobo mitohondriji delujejo zelo aktivno, tvorijo se več radikalov in poškodbe celičnih struktur se kopičijo hitreje, kar vodi v njegovo prezgodnje staranje. Na primer, v hišni muhi mitohondriji proizvajajo radikale 24-krat bolj intenzivno kot pri kravi. Raziskovalci so izvedli poskus:hišne muhe so bile zadržane v ozračju čistega kisika (to bistveno pospeši staranje) in opazovale, kaj se dogaja z mitohondriji. Sistem zaščite pred reaktivnimi kisikovimi vrstami deluje precej zanesljivo, vendar posamezni radikali, ki niso imeli časa za interakcijo z antioksidantnimi encimi, nenehno drsijo po njem. Vzrok za to težavo je očitno drugi zakon termodinamike, ki izključuje stoodstotno učinkovitost energetskih procesov. Ko se tvorijo v celici, radikali poškodujejo njene notranje strukture, pa tudi membrane samih mitohondrijev, kar povečuje uhajanje. Posledično je vse več reaktivnih kisikovih vrst in postopoma uničujejo celico. To, kar imenujemo staranje, se dogaja. Sistem zaščite pred reaktivnimi kisikovimi vrstami deluje precej zanesljivo, vendar posamezni radikali, ki niso imeli časa za interakcijo z antioksidantnimi encimi, nenehno drsijo po njem. Vzrok za to težavo je očitno drugi zakon termodinamike, ki izključuje stoodstotno učinkovitost energetskih procesov. Ko se tvorijo v celici, radikali poškodujejo njene notranje strukture, pa tudi membrane samih mitohondrijev, kar povečuje uhajanje. Posledično je vse več reaktivnih kisikovih vrst in postopoma uničujejo celico. To, kar imenujemo staranje, se dogaja. Sistem zaščite pred reaktivnimi kisikovimi vrstami deluje precej zanesljivo, vendar posamezni radikali, ki niso imeli časa za interakcijo z antioksidantnimi encimi, nenehno drsijo po njem. Vzrok za to težavo je očitno drugi zakon termodinamike, ki izključuje stoodstotno učinkovitost energetskih procesov. Ko se tvorijo v celici, radikali poškodujejo njene notranje strukture, pa tudi membrane samih mitohondrijev, kar povečuje uhajanje. Posledično je vse več reaktivnih kisikovih vrst in postopoma uničujejo celico. To, kar imenujemo staranje, se dogaja.drugi zakon termodinamike, ki izključuje stoodstotno učinkovitost energetskih procesov. Ko se tvorijo v celici, radikali poškodujejo njene notranje strukture, pa tudi membrane samih mitohondrijev, kar povečuje uhajanje. Posledično je vse več reaktivnih kisikovih vrst in postopoma uničujejo celico. To, kar imenujemo staranje, se dogaja.drugi zakon termodinamike, ki izključuje stoodstotno učinkovitost energetskih procesov. Ko se tvorijo v celici, radikali poškodujejo njene notranje strukture, pa tudi membrane samih mitohondrijev, kar povečuje uhajanje. Posledično je vse več reaktivnih kisikovih vrst in postopoma uničujejo celico. To, kar imenujemo staranje, se dogaja.
Hitrost "dostave" radikalov v celico se povečuje tudi v različnih sesalskih organih, ko se organizem stara. Količina prostih radikalov, ki se tvori v celici, je očitno večja, višja je raven porabe kisika ali intenzivnost metabolizma. Ameriški gerontolog R. Cutler in njegovi sodelavci so pokazali, da je življenjska doba živali in ljudi določena z razmerjem aktivnosti superoksid dismutaze in hitrostjo presnove. Jasno je postalo, zakaj se pri nekaterih vrstah z visoko stopnjo porabe energije, vključno s človekom, življenjska doba ne ujema z energijskim pravilom površine Rubnerja. Visoka raven aktivnosti superoksidne dismutaze ščiti ljudi in živali z intenzivno presnovo pred prezgodnjim staranjem.
Odgovori na vprašanja
Nova teorija staranja je omogočila najti razlago nekaterih dejstev, ki so gerontološkim dobro znana, vendar so ostala nerazumljiva. Na primer, zakaj živali, ki se prehranjujejo z nizkokalorično, a uravnoteženo prehrano, živijo dlje kot tiste, ki jih hranijo dovolj? Odgovor je bil očiten - ker omejena prehrana zmanjšuje intenzivnost metabolizma in v skladu s tem upočasni kopičenje škode v celicah. Jasna je tudi odvisnost stopnje staranja od temperature okolice pri živalih, ki ne morejo uravnavati telesne temperature. Visoka temperatura ohranja njihovo hitrost presnove visoko. Torej se sadna muha drosophile izleže iz ličinke pri temperaturi 10 stopinj in se razvije v odraslo žuželko, se postara in umre v 177 dneh, pri temperaturi 20 stopinj - v 15 dneh. Pri deževniku, ko se njegova telesna temperatura dvigne s 15 stopinj na 30 stopinj, se poraba kisika poveča za 2,5-krat. Hkrati se aktivnost superoksidne dismutaze poveča za 28 odstotkov, vendar se življenjska doba glista še vedno skrajša.
Daljša življenjska doba žensk v primerjavi z moškimi (v povprečju 10 let) je bila v lepi polovici človeštva povezana z nižjo stopnjo presnove. Pojav dolgoživosti v gorskih regijah je dobro razložen tudi z nižjo hitrostjo presnove pri ljudeh, ki živijo na zraku: vsebnost kisika je tam manjša kot v ravnicah.
Izkazalo se je, da imajo celice v istem človeškem telesu tudi različna časovna obdobja: več ko je superoksid dismutaza v celicah, manjša je stopnja poškodbe celic reaktivnih kisikovih vrst, dlje celice živijo. Zato nekatere krvne celice, na primer, živijo več ur, druge pa več let.
Razložiti je bilo mogoče tudi radoveden pojav, ki so ga raziskovalci odkrili že zdavnaj: spremembe v telesu med naravnim staranjem so podobne delovanju ionizirajočega sevanja. Razlog je postal očiten: navsezadnje voda, ko je izpostavljena sevanju, razpade s tvorbo reaktivnih kisikovih vrst, ki začnejo poškodovati celice.
Vse to je omogočilo izdelavo strategije iskanja sredstev proti staranju. Na primer, je bilo mogoče, da se je življenje in dodajanje močnih antioksidantov v njihovo prehrano povečalo za en čas in pol. Antioksidanti, kot je superoksid dismutaza, ki so encimi, bi morali biti še posebej učinkoviti. Vnos superoksidne dismutaze v telo živali jih je zaščitil pred strupenimi učinki kisika in podaljšal njihovo življenjsko dobo. To daje upanje, da se antioksidanti lahko uporabljajo v boju proti staranju ljudi. Morda jih bodo čez nekaj časa starejši ljudje jemali enako kot vitamine, da bi izboljšali svoje počutje in upočasnili proces staranja.