3. Гидра также считается бессмертным животным. Если рассечь гидру надвое, то обе части через какое-то время превратятся в две новые полноценные особи. Это происходит благодаря высокой регенерационной способности гидр и огромному запасу у них плюрипотентных стволовых клеток, которые способны бесконечно делиться и образовывать другие типы тканей и клеток (превращаться в мышечные, нервные и другие типы клеток). Это делает гидру одним из самых удивительных примеров регенеративных способностей в природе.
На самом деле такие плюрипотентные стволовые клетки присутствуют и у людей, но только на начальном этапе эмбрионального развития, когда мы быстро развиваемся и растем, потом их запас быстро снижается (они дифференцируются в другие типы клеток и тканей), в то время как у гидр они, видимо, остаются на всю жизнь. Хотя ученые уже научились возвращать взрослые стволовые клетки в плюрипотентные стволовые клетки с помощью специальных факторов Яманака (об этом более подробно в главе «Будущее рядом»).
4. Возраст морского двустворчатого моллюска Arctica islandica, обитающего в водах Атлантического и Северного Ледовитого океанов, может достигать 500 лет. Размер этого моллюска не превышает кулака взрослого человека, и исследователи полагают, что секрет его долгой жизни в его способности защищать от разрушения протеины, из которых состоит его тело. Возраст моллюсков исследователи устанавливают по линиям на панцире, которые подобны годовым кольцам на стволах деревьев. По этим кольцам на панцире моллюска учёные также планируют понять о климате, составе воды и её температуре на протяжении всей жизни этого живого существа.
5. Алеутский морской окунь еще один представитель долгоживущих организмов. Некоторые особи доживают до 70-100 лет, однако известны и более старые окуни. Так, например, в истории рыболовства зафиксирован случай поимки 205-летнего алеутского морского окуня. Ученые долгое время исследовали этих окуней и даже обнаружили гены, которые и отвечают за его долголетие, в частности, за поддержание структуры ДНК, регулирование клеточного деления и гибели и иммунной системы[18].
6. Сосна остистая еще один вид, который считается бессмертным, так как с возрастом у этого дерева не наблюдается какого-либо функционального угасания или старения. Научно подтвержденный возраст одной из таких сосен составлял 5062 года, хотя возможно существуют сосны и древнее. До этой сосны, наиболее старейшим признавались деревья Прометей возрастом 4862 года, срубленное в 1964 году, и старейшая живая сосна Мафусаил возрастом более 4850 лет[19].
Вот еще несколько видов животных, которые не слышали о том, что принято стареть:
гренландский кит (рекорд более 200 лет),
гренландская полярная акула (272 года),
галапагосские и гигантские черепахи (150300 лет),
морской еж Strongylocentrotus franciscanus (до 200 лет),
европейский протей (100 лет),
некоторые виды попугаев (90 лет)
На самом деле существует целая база данных по старению и продолжительности жизни животных и других многоклеточных организмов (AnAge Database of Animal Ageing and Longevity):
https://genomics.senescence.info/species/index.html
Связь размера тела и продолжительности жизни
Причем, здесь хотелось бы обратить внимание на 2 факта.
1. Периодически можно встретить такое мнение, что продолжительность жизни сильно коррелирует с размерами тела организма. Однако, это не так. Слоны, например, вес которых несколько тонн, живут 4070 лет, в то время как упомянутые нами моллюски или саламандры весом 100 грамм живут более 100 лет.
Более того, по мере роста организма, размер долгоживущего животного может даже сыграть с ними в злую шутку и привести к смерти. Например, по мере увеличения возраста и массы некоторых акул или морских окуней, их скорость передвижения и маневренности снижается, им тяжелее догнать добычу и они попросту умирают от голода, а не от старости и возраста или каких-либо болезней.
3. Второй факт заключается в том, что даже внутри одного и того же вида могут быть подвиды, продолжительность которых сильно отличается друг от друга. Например, если взять разные подвиды морских ежей, то их продолжительность отличается на порядки:
Морские ежи:
Lytechinus variegatus 4 года
Echinometra lucunter 40 лет
Strongylocentrotus franciscanus 100200 лет
Другой уже упомянутый нами пример голые землекопы, которые могут доживать до 30 лет и более без видимых признаков старения организма, в то время как их ближайшие родственники мыши, крысы и грызуны такого же размера живут в среднем только 23 года.
Эти модели очень интересно исследовать почему такие близкие родственники так сильно отличаются по продолжительности жизни? Какие механизмы внутри клеток позволяют существовать так долго?
Более подробно о связи между размером тела, скорости обмена веществ и продолжительности жизни, в моем посте: https://vc.ru/s/1830105-biohaking-na-dostupnom/899832-razmer-imeet-znachenie-paradoksnye-vyvody-o-razmere-skorosti-obmena-veshchestv-i-prodolzhitelnosti-zhizni
* * *
Ну как? Изменилось у вас отношение к старению после знакомства с этими видами, которые «плевать хотели» на смерть от старости и заболеваний?) Если некоторые виды живых организмов могут доказанно жить сотнями лет (причем у многих из них не обнаруживалось признаков износа организма, или существенных повреждений тканей, органов, клеток, окислительных повреждений), то получается можно считать, что никаких запретов на воспроизводство и существование клеток и организма в целом на протяжении долгих периодов не существует.
Именно в результате исследования этих «бессмертных видов» ученые стали подвергать сомнению упомянутые нами классические теории старения, обусловленные поломками и износом организма в результате возраста. Если есть организмы, которые могут жить и несколько сотен лет без поломок и признаков старения, то может быть ключевой фактор в продолжительности жизни или старении в чем-то другом?
Поэтому давайте теперь вернемся к другой большой группе теорий старения.
Теории запрограммированного старения
Данная группа теорий рассматривает старение как стратегию обновления поколений, которая помогает видам эволюционировать и адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды. В соответствии с этой концепцией, наша первостепенная задача достичь репродуктивного возраста, затем найти партнера для передачи своих генов следующему поколению.
Как только мы успешно выполнили эту роль, наша ценность для природы снижается. Возможно, мы остаемся полезными некоторое время после рождения детей, прежде всего для того, чтобы помочь им вырасти, стать независимыми для самостоятельной жизни. Но после того, как наш репродуктивный период завершается, мы становимся менее важными для природы.
Это объясняет, почему наш организм работает идеально до возраста примерно 2535 лет. В этот период у нас отлично функционируют регенеративные процессы, мы быстро восстанавливаемся после большинства заболеваний. Однако после 30 лет эти способности начинают постепенно угасать. И если бы не достижения современной медицины, наша ожидаемая продолжительность жизни так и оставалась бы в районе 3545 лет[20].
В этом контексте старение и смерть можно рассматривать как способ "очистки" популяции от особей, которые вышли из репродуктивного периода. При таком подходе старение и смерть выглядят не как несчастные случайности, а как важная часть естественного процесса, обеспечивающего плавную смену поколений и продолжение выживаемости вида.
А теперь конкретные инструменты как реализуется эта функция старения с точки зрения представителей теории запрограммированного старения.
И здесь тоже можно поделить теории на 2 подгруппы: первая подгруппа считает, что организм запрограммирован стареть; а вторая подгруппа считает, что мы стареем, потому что есть какой-то механизм, который запрещает нам / не дает нам чинить возникаемые поломки.
Теломерная теория старения
Одной из самых интересных и известных теорий старения является теломерная теория. Изначально ее основные положения выдвинул советский ученый Алексей Оловников в начале 1970-х годов, и только в 2009 году за ее доказанность и более точное определение механизма трем американским ученым была присуждена Нобелевская премия по медицине и физиологии.
В чем состоит суть этой теории?
Теломеры это концевые участки хромосом, в которые упакованы наши ДНК. Теломеры можно сравнить с пластиковыми наконечниками на обувных шнурках. Если этот пластиковый наконечник на шнурке убрать, то шнурок начнет расплетаться и разлохмачиваться. Примерно то же самое происходит и с хромосами. Каждый раз при делении клеток, длина теломер укорачивается. Теломер хватает примерно на 50 делений клеток, этот предел назвали «пределом Хейфлика» в честь американского ученого Л. Хейфлика, который в 1960-х гг. обнаружил этот факт, что человеческие клетки могут делиться только ограниченное количество раз, и таким образом продолжительность их жизни «запрограммирована».
Когда теломеры укорачиваются настолько, что наступает предел Хейфлика, хромосомы начинают слипаться, ломаться, становятся более ломкими, клетки уже не могут делиться, и тогда они теряют жизнеспособность. И согласно теломерной теории, именно это и является причиной старения.
В целом теломерная теория звучит достаточно логично. Однако, некоторые факты сильно подшатывают ее возможность на то, чтобы быть ведущей теорией старения.
Во-первых, в наших клетках присутствует также фермент теломераза, который может достраивать укороченные концы хромосом теломеры. Именно за его открытие и была присуждена Нобелевская премия в 2009 году. В большинстве клеток теломераза имеет низкую активность, а ее принужденная активация медицинскими способами может приводить к повышению риска рака. Поэтому, не все так однозначно.
Во-вторых, предел в 50 делений действует не для всех видов клеток (примерно только для 1/8 от всего количества клеток). Некоторые клетки (стволовые или раковые) могут делиться бесчисленное количество раз. А большинство клеток человека вообще постмитотические т. е. они вышли из клеточного цикла и больше не обновляются или редко делятся после того, как они сформировались во время развития[21]. Постмитотические являются самые важные для организма клетки: например, нейроны не делятся совсем они с нами с самого рождения. Кардиомиоциты клетки сердечной мышцы также практически не делятся после возраста примерно в 1520 лет. Если бы клетки сердца делились и регенерировались, то было бы прекрасно и у нас не было бы инфаркта миокарда.
Постмитотическими являются и клетки большинства желез. Например, тимус (центральный орган иммунной системы) не делится, и что бы мы ни делали с теломеразой, он будет только уменьшатся с возрастом.
Кроме всего этого, скорость укорочения теломер также может существенно различаться у людей одного и того же возраста, что указывает на важность других факторов, включая генетику и образ жизни, которые могут влиять на старение. Если сравнивать разные виды организмов между собой, то некоторые виды животных с высокой продолжительностью жизни могут иметь эквивалентную или даже меньшую длину теломер по сравнению с человеком. Такое расхождение позволяет предположить, что длина теломер не является единственным фактором, определяющим продолжительность жизни.
Поэтому теломерная теория достаточно интересна, она объясняет, почему некоторые клетки делятся ограниченное количество раз. Но эта теория сама по себе не может полностью объяснить такой сложный процесс старения, потому что управление теломеразой (для продления теломер делящихся клеток) может обернуться риском развития рака, а для большинства остальных клеток этот механизм вообще не играет никакой роли, потому что они не делятся или делятся очень редко.
https://www.youtube.com/watch?v=qcj0D-bkCPM биолог о теломерной теории (видео, 5 мин)
https://ria.ru/20230819/telomery-1890440981.html статья о Элизабет Пэрриш, которая стала «нулевой пациенткой» по удлинению своих собственных теломер
Нейроэндокринная теория старения
Нейроэндокринная теория старения, предложенная Владимиром Дильманом в 1954 году, утверждает, что старение вызвано прогрессирующей потерей чувствительности рецепторов гипоталамуса к гормональному фону организма.
Гипоталамус часть мозга размером с грецкий орех, управляющая выработкой гормонов другими органами и железами. Дильман полагал, что прогрессирующая с возрастом потеря чувствительности гипоталамуса ведет к нарушению гомеостатического баланса и способности к точной регуляции, что приводит к уменьшению производства многих гормонов, вызывая болезни старения (диабет, ожирение, гипертония, климакс, атеросклероз, и т. д.).
Теория апоптоза
Эта концепция, также известная как принцип клеточного самоуничтожения, принадлежит известному академику В.П. Скулачеву. В соответствии с данной теорией, каждая клетка проходит через определенный (запрограммированный) жизненный путь, после чего умирает, освобождая пространство для новых клеток.
После того как клетка умирает, она "саморазлагается", и ее компоненты используются соседними клетками в качестве строительных блоков. Этот процесс также происходит с митохондриями, когда в них накапливается избыток свободных радикалов. Когда число умерших митохондрий становится слишком великим, продукты их распада вызывают апоптоз, то есть самоуничтожение.
В молодом возрасте количество умирающих клеток примерно равно количеству новообразующихся клеток, поэтому они просто заменяются (например, кожные клетки). Однако с течением времени число саморазрушающихся клеток становится больше, чем новых. Ткань и органы полностью не успевают восстановиться, они теряют свою функциональность, и частично начинают замещаться соединительной тканью (отсюда, в частности, фиброз легких и другие заболевания).
Иммунологическая теория старения
Данная теория предполагает, что постепенное снижение функции иммунной системы с возрастом является значительным фактором процесса старения. Эта теория основывается на наблюдении, что иммунный ответ у пожилых людей обычно слабее, чем у молодых, что приводит к увеличенной подверженности болезням и инфекциям.
Иммунная система это сложная сеть клеток, тканей и органов, которые работают вместе, чтобы защитить организм от вредных вторженцев, таких как бактерии, вирусы и другие патогены. Однако с возрастом способность иммунной системы реагировать на эти угрозы уменьшается. Это связано с уменьшением числа иммунных клеток, снижением их способности эффективно общаться, а также общим ухудшением способности иммунной системы распознавать и устранять чужеродные вещества.
В результате пожилые люди становятся более подверженными инфекциям, раку, автоиммунным заболеваниям и другим проблемам со здоровьем. Кроме того, ослабленный иммунный ответ также влияет на способность организма восстанавливать поврежденные ткани, что ускоряет процесс старения.