Staranje ni neizogibno življenjsko dejstvo - številne živali so že našle način, kako odložiti trenutek smrti. Njihovi nasveti nam lahko pomagajo, da uživamo dolgo in zdravo življenje. Na primer, vsaj do dvesto let. Si predstavljate to? Jaz sem.
Le 30 let po objavi Mobyja Dicka je skupina aljaških kitolovcev skušala zajeziti svojega oceanskega velikana. Njihov cilj je bil moški bowhead kit, drugi največji sesalec na Zemlji.
Ta vrsta slovi po neverjetni dolgoživosti: po inuitski folklori ti kiti živijo "dve človeški življenji", zaradi neizmerne moči pa so osvobojeni tudi harpon.
Ti kitolovci so bili oboroženi z najnovejšo tehnologijo, zlasti s "sulično bombo", ki ob udarcu eksplodira, da se prebije skozi debelo plast kitovega olja. Vendar to ni bilo dovolj za premagovanje kita. Trije drobci kopja so ga zadeli v bok, a se je - tako kot Moby Dick - iztrgal in odšel le s površinskimi ranami.
Kit je še neujeto taval še 120 let, vse do leta 2007, ko ga je skupina kitolovcev končno ujela. Našla je celo drobce same kopje, ki je ostalo v kitovem olju.
Po različnih ocenah živijo ti kiti vsaj 150 let, morda pa tudi do 210 let. Kiti poleg rahlo nagubane kože, odvečne maščobe in brazgotin kažejo presenetljivo malo škodljivih učinkov iz dolgega življenja. Kar pa zelo zanima zdravnike, ki preučujejo staranje.
"Živijo veliko dlje kot ljudje, vendar živijo v naravi, ne da bi šli k zdravniku ali uživali prednosti človeške družbe," pravi João Pedro de Magalhaes z univerze v Liverpoolu. "Tako jih je treba naravno zaščititi pred starostnimi boleznimi."
Promocijski video:
S preučevanjem teh kitov in drugih izjemno dolgoživih bitij de Magalhaes in sodelavci upajo, da bomo lahko našli nova zdravila, ki bodo podobno upočasnila propadanje človeškega telesa in upočasnila smrt.
"Staranje je skrivnost, o bioloških procesih, ki so z njim povezani, vemo razmeroma malo in ostaja glavni vzrok trpljenja in smrti v sodobnem svetu," pravi de Magalhaes. "Če bi to lahko odložili za kratek čas, bi bil to čudež za človeka brez primere."
Z njim se strinja tudi Vadim Gladyshev z univerze Harvard. »To je kritično biološko vprašanje, saj večina kroničnih človeških bolezni izhaja iz staranja. Biomedicinska znanost je organizirana tako, da se osredotoča na posebne bolezni, kot so rak, Alzheimerjeva bolezen ali diabetes, «pravi. "Če pa preložite staranje, lahko prestavite tudi vse z njim povezane bolezni."
S staranjem so povezani številni dejavniki. Prvič, okolje: nihče ne more živeti v mehurčku, zato naš DNK in drugi molekularni inženiring počasi poškodujejo škodljive kemikalije ali sevanje. Čeprav imajo naše celice orodja za popravilo, sčasoma uničenje postane preobsežno, vodi do mutacij in celice prerastejo v tumorje.
Težave bi lahko rešili tudi z lastnim metabolizmom: tako kot je treba peči redno čistiti, tudi naše celice pri izgorevanju energije ustvarjajo veliko odpadkov. Odpadki se sčasoma kopičijo in lahko motijo pomembne biološke procese. "Količina škode se kopiči in telo je ne more obvladati," pravi Gladyshev.
Nazadnje se telo sooči s težavami z regeneracijo organov: vsak kromosom ima na koncih snop DNA, imenovan telomeri, ki se obnašajo kot plastični konici na čipkah, da preprečijo njihovo širjenje.
Telomera se vsakič, ko se celica deli, skrajša, dokler sčasoma ne postane tako kratka, da celica ne deluje ali umre. S tem izidom postanemo ranljivi za različne bolezni.
Zverinjak Metuzalema
Vse kaže, da nas neka prepričljiva sila potiska k smrti - vendar več dokazov kaže, da obstajajo zavore, ki lahko upočasnijo ta proces. Na primer, običajno zdravilo za diabetiko, metformin, lahko pri miših nekoliko upočasni staranje.
Preprosta sprememba enega gena, vključenega v celični metabolizem, pri annelidih lahko močno podaljša njegovo življenje; in čeprav enake spremembe verjetno ne bodo pomagale kompleksnejšim organizmom, vse to namiguje, da je staranje povsem obvladljivo. "Staranje je presenetljivo prilagodljivo in obvladljivo," pravi de Magalhaes.
Znanstveniki, kot sta Magalhaes in Gladyshev, iščejo druge kandidate, za voditelje pa uporabljajo prave mafusailije (Metuzalem je najdaljši biblijski lik).
Pričakovana življenjska doba samo med sesalci je zelo različna, od rovk, ki živijo največ šest mesecev, do kitov, ki živijo več kot dvesto let. Iz nekega razloga je naravna selekcija nekatera bitja spodbudila k razvoju lastnih življenjskih eliksirjev.
"Metformin nekoliko podaljša življenjsko dobo miši, toda ko pogledate različna bitja, je sposobnost naravne selekcije, da poveča življenjsko dobo, veliko močnejša," pravi de Magalhaes. "Najverjetneje bodo razvili druge mehanizme za podaljšanje življenja, odpornost proti raku in drugim starostnim boleznim."
In vsak od njih lahko izboljša naše zdravilo. Ali, kot ugotavlja Gladyshev, »narava nenehno spreminja trajanje življenja, vprašanje je le, kako to počne. Ali nas lahko vodi ta mehanik in s tem podaljša življenjsko dobo ljudi?"
Najbolj zanimiva bitja so med posebnimi stoletniki; Zdi se, da lahko določene vrste preživijo celo najbližji sorodniki. In niso vedno tako veličastni kot bowhead kit.
Gola krta podgana s svojo nagubano in brezdlako kožo sploh ni videti kot otrok na plakatu za promocijo zdravja - ampak živi do 30 let, kar je veliko več kot 2-3 leti, kot si jih lahko privoščijo običajne miši.
Poleg tega je gola krta podgana izjemno odporna proti raku - pri tisočih posameznih mol podganah, ki so jih preučevali v laboratorijih, ni bil ugotovljen niti en primer raka. Tudi ko so se kopali v močnih rakotvornih snoveh, so ostali imuni na raka.
To lahko delno razložimo z dejstvom, da njihove celice prenehajo rasti, ko postanejo pregoste - ta mehanizem ustavi razmnoževanje tumorja in rast vzame pod nadzor. Zdi se, da izhaja iz posebej "težke" različice kemikalije, znane kot hialuronska kislina.
Ta molekula je del odra, ki obkroža kletko, in je sprva morda sodelovala pri razvijanju elastičnosti kože gole krtine podgane, da se je lažje stisnila skozi tesne rove.
Danes se zdi, da je del signalnega sistema, ki preprečuje nenadzorovano širjenje celic. Z drugimi besedami, tudi če mutacija omogoča nastanek tumorja, hialuron ustavi njegov nadaljnji razvoj.
Gladyshev je preučeval tudi Brandtovega netopirja, majhno bitje, ki živi več kot 40 let, kljub tehtanju nekaj več kot kocka rafiniranega sladkorja. "Glede na njegovo velikost je to najbolj skrajni primer," pravi Gladyshev.
Ugotovil je nenavadne mutacije okoli receptorjev pri miših, ki posredujejo rast hormonov in inzulinu podoben rastni faktor - spremembe, ki bi nas lahko vodile k razmišljanju o tem, kako nadzorovati metabolizem pri živalih in omejiti škodo, ki običajno pride s starostjo.
Ali bo kit rekorder pobral take namige? Ogromna velikost kita - 20 metrov v dolžino in do stotine ton teže - ustvarja nekaj edinstvenih problemov, ki zanimajo biologe, kot sta Magalhaes in Gladyshev. Na primer, če bi njegove celice gorile energijo z enako hitrostjo kot celice miši, bi odvečna toplota zavrela okoliško vodo, zato je evolucija povzročila počasen metabolizem in nizko telesno temperaturo v kitu.
Tako ogromno telo vas zaradi preproste matematike izpostavlja tudi velikemu tveganju za nastanek raka: več celic imate, večje so možnosti, da boste razvili škodljive mutacije. (Pravzaprav je ena študija celo pokazala, da imajo visoki ljudje nekoliko večjo verjetnost, da bodo zboleli za rakom kot nizki ljudje.)
In težava se poslabša, če živite dlje, imate "več celične delitve, zato se možnosti za raka močno povečajo," pravi Leonard Nanni s kalifornijske univerze v Riversideu, ki preučuje razvoj raka.
Nesmrtni živalski vrt
Ali lahko katera bitja živijo večno?
Bowhead kit lahko živi dlje kot dve stoletji, zaradi česar je najstarejši sesalec. Toda kako se to primerja z drugimi vrstami organizmov? Študija semen ščetinastega bora, ki živi do 4700 let, ni razkrila nobenih posebnih celičnih mutacij, ki bi se lahko sčasoma razvile.
Kolonialne živali, kot so korale, lahko živijo več kot 4000 let. Toda posamezni polipi ne bodo trajali več kot nekaj let.
Rudnik školjk velja za najstarejšo samotno žival. Ta oceanska dolga jetra je bila stara 507 let, ko so jo biologi leta 2006 odnesli iz obalnih voda blizu Islandije.
Glede na stopnjo človekovega razvoja raka bi morali vse velike kitove pred rojstvom zasutiti s tumorji - vendar še naprej živijo in živijo. To dejstvo je znano kot "paradoks Peto" in nakazuje, da imajo kiti, tako kot gole krtače, v rokavih zvite evolucijske trike, da se spopadejo s škodljivimi mutacijami.
Če jih postavite v kontekst drugih živali, bodo resnično dolgo živele. Imeti morajo nekatere mehanizme zatiranja rasti tumorjev, ki pa jih pri nas ni.
Prav te mehanizme in še veliko več skuša Magalhaes najti s pogledom v genom kita. Sprva je poskušal eksperimentirati s tkanino. In sčasoma je našel ekipo, ki je že vzpostavila povezavo z Inuitskimi lovci.
Da bi ohranili svojo tradicijo, avtohtone skupnosti okoli Arktike vsako leto ujamejo in ubijejo omejeno število kitov. Čeprav so bili lovci sprva sumljivi do tujcev, so se na koncu strinjali, da bodo znanstvenikom pomagali odvzeti nekaj tkiva iz plena.
Tudi po zbiranju materiala je bila skupina pred izjemno nalogo genetskega zaporedja. Glede na velik obseg podatkov je bila naloga podobna rezanju na stotine ali tisoče kopij Mobyja Dicksa in nato razporejanju posameznih zaporedij v smiselnem vrstnem redu.
Rezultat je bila vrsta ugotovitev, ki bi lahko utrle pot prihodnji medicini. Znanstveniki so posebno zanimanje opazili za spremembe v genu, imenovanem ERCC1. Ta gen je znan po kodiranju molekularnih orodij, ki lahko zakrpijo majhne odseke poškodovanega genoma. Zdi se, da je ena mutacija pri bowhead kitovih šla še dlje in morda preprečuje kopičenje škodljivih mutacij, ki povzročajo raka.
Znanstveniki so odkrili tudi spremembe v genu PCNA, ki sodeluje pri celični proliferaciji. Označuje protein, ki deluje kot nekakšna spona, ki povezuje molekularne stroje, ki sprožijo replikacijo DNA. Bowhead kitovi so podvojili regije s tem genom in njihove mutacije pomagajo pri interakciji z drugimi deli orodja za popravilo DNA.
Znanstveniki menijo, da lahko ta ena sprememba povzroči rast celic brez škode, ki prihaja z leti. Glede na druge pomembne prilagoditve bi to lahko kitom pomagalo zmanjšati celični stres, kar bi lahko vodilo v dolgo življenje sesalcev.
Znak dolgoživosti
Čez Atlantik je na Harvardu Gladyshev pred kratkim izvedel lastno študijo "prepisa" bowhead kitov; ne samo s preučevanjem genov, ampak tudi s preučevanjem njihove dejavnosti. Če vidite, da so nekateri geni še posebej aktivni, veste, da lahko igrajo pomembno vlogo tudi pri staranju. Znanstvenik je odkril enake spremembe v signalnem sistemu inzulina, ki jih je opazil pri Brandtovih netopirjih.
»Morda se tako spremeni presnovna nastavitev celic, ki nekako postanejo dolgožive. Vendar te ugotovitve zahtevajo natančno analizo. " Po mnenju znanstvenika rezultati vodijo v "znak dolgoživosti", zato jih je mogoče uporabiti pri nadaljnjih raziskavah.
Te ugotovitve so pritegnile pozornost ključnih osebnosti v medicini. Francis Collins, direktor ameriškega nacionalnega zdravstvenega inštituta, je bil navdušen in zapisal, da nas Gladyshevovo delo pripelje "tik pred prag novih odkritij o zdravem in dolgem življenju".
Nad tem pragom lahko odkrijemo številne možne načine za izboljšanje zdravljenja. Gladyshev trdi, da bi lahko ugotovili, ali lahko kakšna prehrana ali vadba pomagata telesu razviti kitovo življenjsko dobo.
Nekateri na primer trdijo, da post ali "omejevanje kalorij" upočasni proces staranja, zanimivo pa bi bilo primerjati presnovne spremembe, da bi ugotovili, ali so podobne tistim, ki kitom omogočajo tako dolgo življenje. V tem smislu so lahko bowhead kiti naša vodila do dolgega in srečnega življenja.
Poleg tega bi nas ta dolgoživa bitja lahko navdihnila za bolj radikalno zdravljenje. Prvi korak, pravi de Magalhaes, bo gojenje človeškega tkiva z mutacijami, ki jih opazimo pri bowhead kitovih, Brandtovem netopirju in goli krtici.
"Če človeške beljakovine spremenimo tako, da so podobne živalim, lahko opazimo spremembe v DNK," pravi. "In rad bi vzel gene za bowhead kite in jih dal v miši, da bi ugotovil, ali živijo dlje."
Po teh začetnih testih bo naslednja ovira najti način, kako ustvariti enake spremembe v izjemno zapletenem človeškem telesu, morda z zdravili, ki posnemajo genetske učinke.
V nekaterih primerih je mogoče organizme, kot je kvas, gensko spremeniti, da rastejo beljakovine, ki nas zanimajo, v velikih kadih, ki se bodo samočistile za človeško uporabo, ali pa najdemo zdravila, ki posnemajo te učinke.
V prihodnosti nam lahko genska terapija celo omogoči, da popravimo DNK živih ljudi; genetske mutacije bi si lahko sposodili pri bowhead kitovih, ki jih proizvajajo milijone let. Glede na nedavni napredek v genski terapiji "ni razloga, da bi mislili, da je to nemogoče."
Očitno je najtežje pred nami. Čeprav smo si z evolucijske perspektive razmeroma tesno povezani, lahko tisto, kar deluje na kita ali golo krtačo, deluje omejeno ali pa sploh ne za človeško telo.
"Vedno lahko najdete različne načine, kako različni organizmi zavirajo raka - toda ali bodo terapevtsko koristni, ne morete vedeti vnaprej," pravi Nanni.
Naravni odziv na raka se je razvil z "srečnim procesom", kjer je edinstvena rešitev izhajala iz edinstvenih okoliščin vsakega posameznega organizma. Ob vsem tem pozdravlja nov pristop k iskanju rešitev v naravi.
"Mislim, da biologi raka začnejo razumeti, da bo vključevanje evolucijskih idej plodno prizadevanje."
De Magalhaes in Gladyshev nimata iluzij o zapletenosti poti - vendar ne izgubljata upanja. "Zgodovina je polna trditev strokovnjakov, ki so menili, da so nekatere stvari nemogoče in so se na koncu zmotili," pravi de Magalhaes.
Pomislite na stanje medicine pred 120 leti, ko so bili nekateri današnji bowhead kiti samo otroci. Takrat so bile življenjsko nevarne okužbe običajna. Danes se za njihovo uspešno zdravljenje uporabljajo antibiotiki.
De Magalhaes na koncu vidi staranje kot končno bolezen - bolezen, ki jo je mogoče pozdraviti samostojno.
"Ne podaljšujemo samo obdobja dotrajanosti," pravi. »Želimo si, da bi 70-letniki imeli zdravje 50-letnikov - to je cilj.
Morda se bomo leta 2120 ozrli nazaj in se spraševali o prvih korakih k temu cilju.