Estamos envejeciendo por una razón, pero como resultado de un programa biológico especial. Pero en el mundo hay una rata topo africana desnuda, un animal parecido a un ratón que no puede envejecer.
Los científicos han descubierto por qué la gente envejece, pero las excavadoras no.
Esto es lo que escribe Jared Sluyter al respecto:
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La vida de un individuo separado, un individuo separado de una especie biológica, es algo muy valioso, pero hay cosas que son aún más importantes. Es decir, la vista en sí. Es decir, de hecho, el conjunto completo de genes (esto se llama genoma) que está contenido en cada individuo de esta especie y, de hecho, determina qué es.
Es más correcto considerar a cualquier criatura viviente simplemente como un receptáculo temporal para los genes que recibieron de sus padres y transmitieron a sus hijos. Por primera vez, de forma explícita, tal idea fue formulada, probablemente, por Richard Dawkins en su famoso libro "El gen egoísta".
Por regla general, los intereses del genoma y su portador temporal (criatura viviente) coinciden. Pero a veces no es así. Y luego queda claro al instante quién es el jefe, por supuesto, el genoma.
Si el genoma de la especie está en peligro o simplemente la especie necesita desarrollarse, entonces el portador puede ser sacrificado de manera segura: las próximas generaciones “darán a luz a nuevas”.
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Como resultado, estoy seguro de que los genomas de la mayoría (si no de todos) los seres vivos contienen programas especiales dañinos. De las cuales las criaturas mismas no tienen nada bueno, pero que son necesarias para el desarrollo de la especie. En primer lugar, programas de muerte que aseguren el cambio de generaciones y, en consecuencia, la evolución. Además, a veces se organizan de forma "rápida", por ejemplo, en plantas anuales que mueren, asesinadas por sus propias semillas después de madurar, y en ocasiones, de forma "lenta". Y el programa de suicidio lento más desagradable es el programa de envejecimiento. Lo que hace que muchas especies, incluidos tú y yo, "se deterioren" con la edad y, al final, mueran.
El hecho de que estemos envejeciendo por una razón, pero como resultado de la actividad de un programa biológico especial, no es algo obvio y requiere prueba. Traté de construirlo "por contradicción", mostrándole un ejemplo de un animal que apagó el programa de envejecimiento por sí mismo. Porque ya no necesita acelerar tanto su propia evolución, ¡ya es bueno! Este, como tú y yo, es un mamífero, un pariente bastante cercano de un ratón común: ¡un roedor africano, una rata topo desnuda! Si un ratón vive 2-3 años, logra envejecer completamente durante este tiempo y muere de vejez, entonces una rata topo vive más de 30 años, y si a veces muestra algunos signos de envejecimiento, entonces generalmente no son fatales. La mayoría de los biólogos están de acuerdo en que la rata topo desnuda es un animal sin edad (bueno,o más científicamente, un animal con un envejecimiento insignificante).
Y ahora, en nuestra serie, ha llegado el momento de responder a la principal "pregunta sobre los excavadores": ¿cómo lo hizo? ¿Cómo apagó su envejecimiento?
Hace un par de años no habría tenido nada que decir sobre este tema. Pero en 2017, en una de las revistas científicas más prestigiosas del mundo, Physiological Reviews, logramos publicar un trabajo teórico explicando el fenómeno de la rata topo desnuda sin envejecimiento. A finales de 2017, se lanzó una versión rusa.
Todo empezó, como siempre, con las mitocondrias. Estas son plantas de energía tan pequeñas que están en cada célula y con las que respiramos. Espero que haya un episodio separado de nuestra serie sobre ellos. El estudio de las mitocondrias es la principal especialidad del académico Vladimir Petrovich Skulachev. De hecho, en su laboratorio a finales de los 60 se averiguó cómo funcionan. Durante los últimos 20 años, el académico, además de las mitocondrias, se ha interesado por los problemas del envejecimiento y, por supuesto, ha realizado esfuerzos titánicos para realizar un experimento con las mitocondrias de ratas topo desnudas. Debo señalar que las mitocondrias están fuertemente asociadas con el envejecimiento, pero más sobre eso en la próxima serie.
La investigación sobre las mitocondrias de la rata topo desnuda ha sido coronada por el éxito. En el instituto del zoológico de Berlín, se llevaron a cabo experimentos con ratas topo, y un empleado de Vladimir Skulachev, el famoso biólogo Mikhail Vysokikh, que había llegado especialmente de Moscú para esto, logró obtener una muestra del tejido de una rata topo y medir varios parámetros de las mitocondrias en este tejido. No había nada particularmente interesante en ellos, excepto por una curva ligeramente extraña que mostraba la tasa de absorción de oxígeno por parte de las mitocondrias (también respiran) bajo ciertas condiciones.
Al regresar a Moscú, Mikhail mostró esta curva al líder, a quien también le recordó algo, pero qué exactamente, no podían recordar. Así que los biólogos se devanaron los sesos hasta que le mostraron el gráfico a otro colega, el jefe del laboratorio de bioenergía celular, Boris Chernyak, conocido por no olvidar nunca nada (bueno, al menos si está relacionado con las mitocondrias, la respiración y las células vivas). Miró e inmediatamente dijo: ¡se puede obtener exactamente la misma curva al registrar la respiración de las mitocondrias de los cachorros de rata recién nacidos!
Y aquí Vladimir Petrovich tuvo una idea. Capturándolo tanto que empacó y fue a Berlín para ver personalmente a la rata topo desnuda.
¿Qué encontró? Que él (la rata topo) está desnudo. ¿Y sabes a quién se parece por esto?
Mira la foto de una rata topo desnuda. Y cerca, no excavadores en absoluto. Son ratas recién nacidas. ¿Ves lo similares que son? En unos días, los cachorros crecerán, se vestirán de piel y se convertirán en ratas normales. Y los excavadores no lo son. Lo seguirá siendo de por vida y seguirá siendo, por así decirlo, un recién nacido.
Investigaciones posteriores mostraron que las ratas topo tienen más de 40 signos de tal "recién nacido" o "infantilismo" en comparación con las ratas. Éstos son algunos de ellos:
- Peso reducido en comparación con otras especies de la familia.
- Falta de pelo (los roedores siempre lo tienen).
- Falta de aurículas.
- Capacidad limitada para mantener una temperatura corporal constante (como en los mamíferos recién nacidos).
- Altas capacidades cognitivas (curiosidad).
- Baja susceptibilidad al dolor.
- La capacidad de las neuronas para regenerarse y aumentar la vida útil de las neuronas.
- No hay disminución con la edad en el nivel del factor de crecimiento similar a la insulina 2 (IGF2).
- No disminuyen con la edad los niveles de superóxido dismutasas 1 y 2, así como catalasa.
- Y también algunas decenas de signos más externos, fisiológicos y bioquímicos.
Es decir, resulta que la rata topo detuvo el programa de su desarrollo individual en la etapa de un roedor recién nacido. Un fenómeno similar se ha descrito anteriormente, por ejemplo, para los anfibios, y se llama neotenia. En aras de la justicia, hay que decir que Vladimir Skulachev no fue el primero en llamar la atención sobre el hecho de que la rata topo es un animal neoténico. Antes que él, esto lo notaron Richard Alexander en 1991 y algunos otros científicos. Pero no conectaron en absoluto este fenómeno con la longevidad (Alexander simplemente no sabía sobre la duración de la vida de estos animales).
Atrapado en la infancia
El académico Skulachev formuló una idea muy simple: si la rata topo se detuvo en la etapa de cachorro, entonces su programa de desarrollo individual simplemente no llega al punto en que es el momento de comenzar a envejecer. ¡Los niños no envejecen! Así, obtenemos la prueba más importante: el envejecimiento es parte del programa para el desarrollo y la vida del cuerpo. Lo mismo que el nacimiento, el crecimiento, la maduración. Y si se detiene todo este programa, ¡también envejecer!
Esto es lo que les pasó a los excavadores. Si esto le sucediera a una especie ordinaria, desaparecería muy pronto, porque en ausencia de envejecimiento, su evolución se ralentizaría enormemente. Y el excavador salvó su eusocialidad. La vida en el "modo hormiguero" resultó ser mucho más estable que pudo darse el lujo de desactivar el envejecimiento como una herramienta evolutiva.
Y parece que en la evolución de las especies de criaturas biológicas más interesantes para nosotros, el Homo sapiens, comenzó exactamente la misma historia que sucedió con la rata topo desnuda. ¿Alguna vez has notado que la gente se parece más a … monos bebés?
¿Es posible prolongar la vida y mantenerse joven durante mucho tiempo? Todo es real, dicen los científicos, porque en quinientos años, la esperanza de vida de las personas casi se ha triplicado. Aún así, ¿por qué estamos envejeciendo?
¿Qué es el envejecimiento?
El envejecimiento generalmente se denomina proceso biológico de disminución gradual o parada completa de las funciones vitales del cuerpo. Debido al envejecimiento, el cuerpo se adapta menos al medio, la capacidad de regenerar tejidos disminuye, se adquieren enfermedades y trastornos metabólicos.
El resultado externo del envejecimiento es la flacidez muscular, las arrugas y las canas.
Por supuesto, puedes hacer cirugía plástica, usar maquillaje y tener un buen médico, pero no puedes engañar a tu edad. Sin embargo, debe saber: todos envejecen de manera diferente, y este es el mérito de la persona misma. Hay hombres y mujeres en sus cincuenta que se ven hermosos, y hay cuarenta años que parecen tener "más de cincuenta".
Teorías e hipótesis del envejecimiento
Nadie sabe la razón exacta por la que estamos envejeciendo, y de ahí nacen hipótesis y especulaciones, más o menos respaldadas por datos científicos. Cada uno de ellos tiene partidarios, pero lo más probable es que las verdaderas razones estén en la fusión de teorías.
En primer lugar, el cuerpo está envejeciendo debido al hecho de que cada célula del cuerpo tiene su propio programa: cómo y cuántas veces compartirlo, reemplazando a los "viejos" por "nuevos reclutas". En cada una de las células, en promedio, estos reemplazos ocurren aproximadamente setenta veces.
La rapidez con que se producirán estos setenta tiempos en cada una de las células depende del cuerpo y del metabolismo, de tu actitud hacia tu cuerpo. Si no controlas tu salud, no comes bien y estás expuesto a factores ambientales dañinos, las células del cuerpo tienen que renovarse con más frecuencia, su recurso se agota más rápido.
Por ejemplo, la piel envejece mucho más rápido por las frecuentes e intensas quemaduras solares, cuando adquiere una tonalidad chocolate, y especialmente cuando se quema con el sol de forma aguda y con quemaduras.
Otro motivo del envejecimiento se considera el lanzamiento de un programa de autodestrucción de las células por su daño activo por factores ambientales y trastornos internos. Una célula dañada es potencialmente peligrosa para el organismo por degeneración en tumor, por lo tanto, los más mínimos defectos en las células son un comienzo para poner en marcha un "sistema de limpieza", y en ocasiones este se lleva a cabo con medidas muy drásticas, con la captura de todas las células vecinas y la muerte de áreas enteras en tejidos u órganos.
De acuerdo con este principio, el daño hepático ocurre con libación excesiva, daño a los bronquios y pulmones al fumar, daño a los vasos sanguíneos en la aterosclerosis. Un principio similar de muerte celular funciona durante ataques cardíacos o accidentes cerebrovasculares: esta es la muerte de células no viables.
¿Podrían ser genes?
La teoría genética del envejecimiento está ganando popularidad entre el mundo científico de hoy, explicaría mucho, tanto el lanzamiento de un cierto número de divisiones como la muerte de las células cuando se dañan, e incluso un cambio en el metabolismo con la edad.
Si podemos aislar el gen del envejecimiento, ahora que podemos combinar y cambiar genes, podemos cancelar la vejez. Es cierto que la abolición de la muerte amenaza con sobrepoblar el planeta y su destrucción en unos pocos años. ¡Pero nadie quiere morir!
¿Por qué estamos envejeciendo?
Hasta que se encuentren los genes, nos proponemos considerar las razones que lo acercan a él. La mayoría de ellos son creados por nosotros mismos.
Mire de cerca su vida: esta es una serie de tensiones con un esfuerzo excesivo del sistema nervioso, problemas en el hogar y en el trabajo, niños con lecciones y moretones, rodillas rotas, todo esto se suma a nuestras canas. El estrés socava la inmunidad y la salud, interrumpe el sueño y la falta crónica de sueño acorta significativamente la esperanza de vida. Por lo tanto, si quieres vivir mucho tiempo, aprende a descansar y relajarte adecuadamente.
Otras causas del envejecimiento prematuro son la disminución de la actividad física y los kilos de más. Depositan grasa en la región del corazón y los vasos sanguíneos, los riñones y los intestinos flotan con grasa, ¿esto mejorará su salud y sus años? Probablemente es hora de reconsiderar sus hábitos alimenticios, comer menos, ponerse a dieta, caminar más a menudo y hacer deporte.
Las adicciones que acortan nuestra ya corta vida son también los cigarrillos y el alcohol, incluso las débiles. Se cree que de un cigarrillo, la vida se acorta ocho minutos. Calcule cuánto tiempo de su vida ha invertido ya en el humo. Y tomar más de una copa de vino seco al día es menos 24 horas de tu vida y menos mil células hepáticas, ¿vale la pena el dudoso placer de tu salud?
Otro "asesino" de tu cuerpo es … el azúcar, este dulce polvo cristalino es tan dañino como los cigarrillos. Después de todo, lo consumimos mucho más de lo necesario fisiológicamente. Sin embargo, no debe reemplazarlo con edulcorantes, son aún más dañinos.
Por supuesto, la radiación solar, los rayos ultravioleta, el aire contaminado y los metales pesados en él y el agua también afectan, sin embargo, toda esta influencia es insignificante en comparación con nuestros propios "experimentos" en el cuerpo. Debe pensar en ello: la mayoría de las causas del envejecimiento dependen principalmente de nosotros.
Ocasionalmente, hay personas a las que no se aplican las leyes y regulaciones ordinarias; pueden prescindir de dormir, no se infectan con infecciones peligrosas durante las epidemias más terribles. Sin embargo, no hay persona que no esté sujeta al envejecimiento. Todos los seres vivos envejecen, se destruyen y perecen. E incluso la naturaleza inanimada: edificios, piedras, puentes y carreteras, también se deterioran gradualmente y caen en mal estado. Evidentemente, el envejecimiento es un cierto proceso obligatorio, común para la naturaleza viva e inanimada.
En 1865, el físico alemán R. Clausis arrojó luz por primera vez sobre las causas subyacentes de este fenómeno. Postuló que todos los procesos en la naturaleza proceden de forma asimétrica, unidireccional. La destrucción ocurre por sí sola y la creación requiere el gasto de energía. Debido a esto, la entropía crece constantemente en el mundo: la depreciación energética y el caos aumentan. Esta ley fundamental de las ciencias naturales también se denomina segunda ley de la termodinámica. Según él, para la creación y existencia de cualquier estructura, se requiere un influjo de energía desde el exterior, ya que la energía misma tiende a disiparse en el espacio (este proceso es más probable que la creación de estructuras ordenadas). Los organismos vivos pertenecen a sistemas termodinámicos abiertos: las plantas absorben la energía solar y la convierten en compuestos orgánicos e inorgánicos. Los organismos animales descomponen estos compuestos y, por lo tanto, se proveen de energía. Al mismo tiempo, los seres vivos se encuentran en equilibrio termodinámico con el medio, ceden o disipan energía gradualmente, aportando entropía al espacio del mundo.
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Sin embargo, resultó que la existencia de organismos vivos no está completamente agotada por la segunda ley de la termodinámica. Los patrones de su desarrollo se explican por la tercera ley de la termodinámica, corroborada por el destacado científico belga I. Prigozhin, oriundo de Rusia: el exceso de energía libre absorbida por un sistema abierto puede conducir a la autocomplicación del sistema. Existe un cierto nivel de complejidad, por debajo del cual el sistema no puede reproducir su propio tipo.
Los organismos vivos, en cierto sentido, resisten el crecimiento de la entropía y el caos en el Universo, formando estructuras cada vez más complejas y acumulando información. Este proceso es el opuesto al proceso de envejecimiento. Tal lucha con la entropía es posible, aparentemente, debido a la existencia de un programa genético atemporal, que se reescribe repetidamente y se transmite a las generaciones futuras. Un organismo vivo se puede comparar con un libro que se reimprime constantemente. El papel en el que está escrito el libro puede desgastarse y deteriorarse, pero su contenido es eterno.
Bacterias inmortales
Cuando hablamos de que todos los seres vivos están sujetos al envejecimiento, hicimos una inexactitud: hay situaciones a las que no se aplica esta regla. Por ejemplo, ¿qué sucede cuando una célula o bacteria viva se divide por la mitad durante la reproducción? Da lugar a otras dos células, que a su vez se vuelven a dividir, y así ad infinitum. La celda que dio origen a todas las demás no tuvo tiempo de envejecer, de hecho, permaneció inmortal. La cuestión del envejecimiento en los organismos unicelulares y las células que se dividen continuamente, como las células reproductoras o tumorales, permanece abierta. A. Weisman a finales del siglo XIX creó una teoría que postulaba la inmortalidad de las bacterias y la ausencia de envejecimiento en ellas. muchos estudiosos están de acuerdo con él hoy en día, mientras que otros lo cuestionan. Hay suficiente evidencia para ambos.
¿Qué pasa con los organismos multicelulares? Después de todo, la mayoría de sus células no pueden dividirse constantemente, deben realizar otras tareas: proporcionar movimiento, nutrición, regulación de los procesos internos. Esta contradicción entre la necesidad de especialización de las células y la preservación de su inmortalidad ha sido resuelta por la naturaleza dividiendo las células en dos tipos. Las células somáticas apoyan los procesos vitales en el cuerpo y las células germinales se dividen, asegurando la continuación del género. Las células somáticas envejecen y mueren, mientras que las células sexuales son prácticamente eternas. La existencia de organismos multicelulares enormes y complejos que contienen billones de células somáticas, en esencia, tiene como objetivo garantizar la inmortalidad de las células germinales.
¿Cómo se produce el envejecimiento de las células somáticas? El investigador estadounidense L. Hayflick estableció que existen mecanismos que limitan el número de divisiones: en promedio, cada célula somática es capaz de no más de 50 divisiones, y luego envejece y muere. El envejecimiento gradual de todo el organismo se debe al hecho de que todas sus células somáticas han agotado el número de divisiones que se les asignó. Después de esto, las células envejecen, se descomponen y mueren.
Si las células somáticas violan esta ley, se dividen continuamente, reproduciendo sus nuevas copias muchas veces. Esto no conduce a nada bueno; después de todo, así es como aparece un tumor en el cuerpo. Las células se vuelven "inmortales", pero esta inmortalidad imaginaria finalmente se compra a costa de la muerte de todo el organismo.
De ratón a elefante
El problema del envejecimiento está directamente relacionado con la cuestión de la esperanza de vida diferente en diferentes organismos. El fisiólogo alemán M. Rubner en 1908 fue el primero en llamar la atención de los científicos sobre el hecho de que los mamíferos grandes viven más que los pequeños. Por ejemplo, un ratón vive 3,5 años, un perro 20 años, un caballo 46, un elefante 70. Rubner lo explicó por diferentes tasas metabólicas.
El gasto total de energía en diferentes mamíferos durante la vida es aproximadamente el mismo: 200 kcal por 1 gramo de masa. Según Rubner, cada especie es capaz de procesar solo una cierta cantidad de energía; una vez agotada, muere. La tasa metabólica y el consumo total de oxígeno dependen del tamaño del animal y de la superficie corporal. La masa aumenta en proporción a las dimensiones lineales del cuerpo, tomadas en un cubo, y el área, en un cuadrado. Un elefante necesita mucha menos energía para mantener su temperatura corporal que un número igual de ratones en peso: la superficie corporal total de todos estos ratones será significativamente mayor que la de un elefante. Por lo tanto, un elefante puede "permitirse" una tasa metabólica mucho más baja que un ratón. Este alto gasto de energía en el ratón conduce al hecho de que agota las reservas de energía asignadas más rápido,que un elefante, y su vida útil es mucho más corta.
Por tanto, existe una relación inversa entre la tasa metabólica del animal y la duración de su vida. El bajo peso corporal y el alto metabolismo dan como resultado una vida útil corta. Este patrón se denominó regla de energía superficial de Rubner.
A pesar de la convincente simplicidad de la regla descubierta por Rubner, muchos científicos no estaban de acuerdo con él. Dudaron de que la regla explique las razones del envejecimiento de todos los organismos vivos; hay muchas excepciones. Por ejemplo, una persona no obedece esta ley: su gasto energético total es muy alto y su esperanza de vida es cuatro veces mayor de lo que debería ser con tal intercambio. ¿Cuál es la razón para esto? La razón sólo ha quedado clara recientemente.
El oxígeno debe manipularse con cuidado
Hay otro factor que determina la vida útil: esta es la presión parcial de oxígeno. La concentración de oxígeno en el aire es del 20,8 por ciento. Una disminución o un aumento de esta cifra solo es posible dentro de límites estrechos; de lo contrario, los organismos vivos mueren. Es bien sabido que la falta de oxígeno es fatal para los vivos. Pero pocos son conscientes del peligro de su exceso. El oxígeno puro mata a los animales de laboratorio en unos pocos días y, a una presión de 2 a 5 atmósferas, este período se reduce a horas y minutos. Entonces, este gas no solo es necesario para la vida, también puede ser un terrible veneno universal que mata a todos los seres vivos. Muchos científicos creen que la atmósfera de la Tierra en el período inicial de su desarrollo no contenía oxígeno, y fue esta circunstancia la que contribuyó al surgimiento de la vida en nuestro planeta. Según estimaciones aproximadas de expertos,La atmósfera rica en oxígeno de la Tierra se formó hace unos 1.400 millones de años como resultado de la actividad vital de organismos primitivos capaces de realizar la fotosíntesis. Absorbieron energía solar y dióxido de carbono y emitieron oxígeno. Su existencia creó las condiciones previas para la aparición de otros tipos de organismos vivos: los que consumen oxígeno para respirar. Sin embargo, los seres vivos debían tener cuidado de neutralizar la toxicidad de esta sustancia.para neutralizar la toxicidad de esta sustancia.para neutralizar la toxicidad de esta sustancia.
La molécula de oxígeno en sí y el producto de su reducción completa con hidrógeno (agua) no son tóxicos. Sin embargo, la reducción de oxígeno procede de tal manera que se forman productos que dañan las células en casi todas las etapas del proceso: radical anión superóxido, peróxido de hidrógeno y radical hidroxilo. Se les llama especies reactivas de oxígeno. Los organismos que utilizan oxígeno para la respiración, utilizando enzimas y catalizadores de proteínas, impiden la producción de estas sustancias o reducen sus efectos nocivos sobre las células.
Los bioquímicos estadounidenses J. McCord e I. Fridovich en 1969 descubrieron que el papel principal en esta protección lo desempeña la enzima superóxido dismutasa. Esta enzima convierte los radicales aniónicos superóxido en peróxido de hidrógeno y oxígeno molecular más inofensivos. El peróxido de hidrógeno es destruido inmediatamente por otras enzimas: catalasa y peroxidasas.
El descubrimiento del mecanismo de neutralización de las especies reactivas del oxígeno proporcionó una clave para que otros investigadores entendieran los problemas de la radiobiología, la oncología, la inmunología y la gerontología. El investigador inglés D. Harman propuso la llamada teoría de los radicales libres del envejecimiento. Sugirió que los cambios en las células relacionados con la edad se deben a la acumulación de daño causado por los radicales libres, fragmentos de moléculas que tienen un electrón desapareado y, por lo tanto, tienen una mayor actividad química. Estos radicales libres pueden formarse en las células bajo la influencia de la radiación, ciertas reacciones químicas y cambios de temperatura. Pero la principal fuente de radicales libres en el cuerpo es la reducción de la molécula de oxígeno. Por tanto, podemos decir que el envejecimiento en general es consecuencia del efecto tóxico y destructivo del oxígeno en el organismo,que aumenta gradualmente con la edad.
Bioquímica del envejecimiento
Después de que quedó claro que la superóxido dismutasa desempeña el papel de una "enzima antienvejecimiento" en la célula, los investigadores se preguntaron si la actividad de esta enzima es la causa clave de los cambios relacionados con la edad y las diferencias en la vida útil. Se esperaba que con la edad, la actividad enzimática disminuyera y aumentara el efecto destructivo del oxígeno. Sin embargo, resultó que la actividad de la superóxido dismutasa en la mayoría de los casos cambia muy poco con la edad.
La acumulación de cambios relacionados con la edad en las células depende de la proporción de dos procesos: la formación de radicales libres y su neutralización. Las "fábricas" de radicales libres son pequeños cuerpos alargados dentro de la célula: las mitocondrias, sus estaciones de energía. D. Harman llamó a estas estructuras el reloj molecular de la célula: cuanto más rápido se produce la producción de radicales en ellas, más rápido giran las manecillas del reloj y menos tiempo tiene la célula para vivir. En especies con una vida útil corta, las mitocondrias funcionan de manera muy activa, se forman más radicales y el daño a las estructuras celulares se acumula más rápido, lo que lleva a su envejecimiento prematuro. Por ejemplo, en una mosca doméstica, las mitocondrias producen radicales 24 veces más intensamente que en una vaca. Los investigadores realizaron el experimento:Las moscas domésticas se mantuvieron en una atmósfera de oxígeno puro (esto acelera significativamente el envejecimiento) y observaron lo que sucede con las mitocondrias. El sistema de protección contra las especies reactivas de oxígeno funciona de manera bastante confiable, pero los radicales individuales, que no tuvieron tiempo de interactuar con las enzimas antioxidantes, se deslizan constantemente a través de él. La razón de este problema es aparentemente la segunda ley de la termodinámica, que excluye la eficiencia al cien por cien de los procesos energéticos. Una vez formados en la célula, los radicales dañan sus estructuras internas, así como las membranas de las mitocondrias mismas, lo que aumenta las fugas. Como resultado, hay cada vez más especies de oxígeno reactivas y gradualmente destruyen la célula. Lo que llamamos envejecimiento está sucediendo. El sistema de protección contra las especies reactivas de oxígeno funciona de manera bastante confiable, pero los radicales individuales, que no tuvieron tiempo de interactuar con las enzimas antioxidantes, se deslizan constantemente a través de él. La razón de este problema es aparentemente la segunda ley de la termodinámica, que excluye la eficiencia al cien por cien de los procesos energéticos. Una vez formados en la célula, los radicales dañan sus estructuras internas, así como las membranas de las mitocondrias mismas, lo que aumenta las fugas. Como resultado, hay cada vez más especies de oxígeno reactivas y gradualmente destruyen la célula. Lo que llamamos envejecimiento está sucediendo. El sistema de protección contra las especies reactivas del oxígeno funciona de manera bastante confiable, pero aún así radicales separados se deslizan constantemente a través de él, que no tuvieron tiempo de interactuar con las enzimas antioxidantes. La razón de este problema es aparentemente la segunda ley de la termodinámica, que excluye la eficiencia al cien por cien de los procesos energéticos. Una vez formados en la célula, los radicales dañan sus estructuras internas, así como las membranas de las mitocondrias mismas, lo que aumenta las fugas. Como resultado, hay cada vez más especies de oxígeno reactivas y gradualmente destruyen la célula. Lo que llamamos envejecimiento está sucediendo.la segunda ley de la termodinámica, que excluye la eficiencia al cien por cien de los procesos energéticos. Una vez formados en la célula, los radicales dañan sus estructuras internas, así como las membranas de las mitocondrias mismas, lo que aumenta las fugas. Como resultado, hay cada vez más especies de oxígeno reactivas y gradualmente destruyen la célula. Lo que llamamos envejecimiento está sucediendo.la segunda ley de la termodinámica, que excluye la eficiencia al cien por cien de los procesos energéticos. Una vez formados en la célula, los radicales dañan sus estructuras internas, así como las membranas de las mitocondrias mismas, lo que aumenta las fugas. Como resultado, hay cada vez más especies de oxígeno reactivas y gradualmente destruyen la célula. Lo que llamamos envejecimiento está sucediendo.
La tasa de "entrega" de radicales en la célula también aumenta en varios órganos de mamíferos a medida que el organismo envejece. La cantidad de radicales libres formados en la célula, aparentemente, cuanto mayor, mayor es el nivel de consumo de oxígeno o la intensidad del metabolismo. El gerontólogo estadounidense R. Cutler y sus colaboradores demostraron que la duración de la vida de los animales y los seres humanos está determinada por la relación entre la actividad de superóxido dismutasa y la tasa metabólica. Quedó claro por qué en algunas especies con un alto nivel de gasto energético, incluidos los humanos, la esperanza de vida no encaja en la regla energética de la superficie Rubner. El alto nivel de actividad de la superóxido dismutasa protege a los humanos y animales con un metabolismo intensivo del envejecimiento prematuro.
Respuestas a preguntas
La nueva teoría del envejecimiento permitió encontrar una explicación a algunos hechos que son bien conocidos por los gerontólogos, pero que siguen siendo incomprensibles. Por ejemplo, ¿por qué los animales alimentados con una dieta baja en calorías pero equilibrada viven más que los alimentados con suficiente cantidad? La respuesta fue obvia: porque la nutrición limitada reduce la intensidad del metabolismo y, en consecuencia, ralentiza la acumulación de daño en las células. También se ha hecho evidente la dependencia de la tasa de envejecimiento de la temperatura ambiente en animales que no pueden regular la temperatura corporal. La alta temperatura mantiene alta su tasa metabólica. Entonces, la mosca de la fruta de Drosophila nace de la larva a una temperatura de 10 grados y se convierte en un insecto adulto, envejece y muere en 177 días, y a una temperatura de 20 grados, en 15 días. En una lombriz de tierra, cuando su temperatura corporal aumenta de 15 a 30 grados, el consumo de oxígeno aumenta 2,5 veces. Al mismo tiempo, la actividad de la superóxido dismutasa aumenta en un 28 por ciento, pero la vida del gusano aún se acorta.
La mayor esperanza de vida de las mujeres en comparación con los hombres (en promedio 10 años) se asoció con una tasa metabólica más baja en la hermosa mitad de la humanidad. El fenómeno de la longevidad en las zonas montañosas también se explica bien por la menor tasa metabólica en las personas que viven en el aire: el contenido de oxígeno allí es menor que en la llanura.
Resultó que las células dentro del mismo cuerpo humano también tienen un período de tiempo diferente: cuanto más superóxido dismutasa en las células, menor es el grado de daño celular por especies reactivas de oxígeno, más viven las células. Por lo tanto, algunas células sanguíneas, por ejemplo, viven durante varias horas, otras durante varios años.
También fue posible explicar un fenómeno curioso que los investigadores descubrieron hace mucho tiempo: los cambios en el cuerpo durante el envejecimiento natural son similares al efecto de las radiaciones ionizantes. La razón se hizo obvia: después de todo, cuando se expone a la radiación, el agua se descompone con la formación de especies reactivas de oxígeno, que comienzan a dañar las células.
Todo ello permitió desarrollar una estrategia para la búsqueda de agentes anti-envejecimiento. Por ejemplo, fue posible aumentar la vida de los animales de laboratorio una vez y media al introducir antioxidantes fuertes en su dieta. Los antioxidantes como la superóxido dismutasa, que son enzimas, deberían ser especialmente eficaces. La introducción de superóxido dismutasa en el cuerpo de los animales los protegió de los efectos tóxicos del oxígeno y aumentó su vida útil. Esto da la esperanza de que los antioxidantes se puedan utilizar en la lucha contra el envejecimiento humano. Quizás, después de un tiempo, las personas mayores las tomen de la misma forma que las vitaminas para mejorar su bienestar y ralentizar el proceso de envejecimiento.
