Zgodnie z biografiami długowiecznych ludzi, tajemnica nieśmiertelności kryje się w aktywnym i tętniącym życiem życiu. Na przykład biografia Jeanne Kalman, której 122 lata życia wciąż jest rekordem wśród udokumentowanych osiągnięć, sugeruje: jedz czekoladę, zakręć pedałami i nie oszczędzaj wina - i swoje sto lat! Ale jeśli spojrzymy na resztę królestwa zwierząt, natkniemy się na znacznie mniej zachęcające rady. Czempioni wśród ryb i ssaków, ptaków i bezkręgowców nie dojrzewają długo, chowają się w zimnych, ciemnych zakamarkach i nie spieszą się z rozmnażaniem. „Strych” spróbuje narysować zbiorowy obraz długowiecznego zwierzęcia i ocenić, w jakim stopniu dana osoba mu odpowiada.
Czyja ścieżka jest dłuższa
Jeśli chodzi o długie wątróbki, głównym argumentem są liczby. Zacznijmy od nich i od nas. Kto przychodzi na myśl, gdy słyszysz o organizmach długowiecznych? Słoń, żółw, papuga? Wieloryb? Żaden z nich nawet nie zbliżył się do podium. W pierwszej kolejności, z ogromnym marginesem od reszty, naprawiono gąbki. Rekordzista wśród nich - o ile udało się to określić na podstawie szkieletu mineralnego - ma około 11 tysięcy lat. Drugie miejsce zdecydowanie zajmują korale Leiopathes sp. i Gerardia sp. (Odpowiednio 4265 i 2742 lata). Trzecie miejsce, tracąc nadzieję na dogonienie dwóch pierwszych, zajmuje 507-letni małż Arctica islandica. Za nim plasuje się rekin grenlandzki (nowy na tej liście, ma około 400 lat), kolejne mięczaki, jeżowce i niektóre ryby (w tym np. Okoń aleucki). Ale wszyscy nie przekroczyli granicy 200-250 lat życia.
Większość zwycięzców należy do bezkręgowców - kręgowce praktycznie nie zajęły miejsc na tym podium. A naszych najbliższych krewnych - ssaków - w ogóle nie ma wśród nich. Spośród tych, których zwykle uważamy za długie wątroby, tylko wieloryb wieloryb może konkurować z tym zespołem: według niektórych doniesień zdołał wytrzymać 211 lat. Wśród mistrzów nie ma nagiego kretoszczura - ikony współczesnej gerontologii. Często można go znaleźć w artykułach jako przykład ponadczasowego organizmu, ponieważ w średnim wieku 10 razy wyprzedza swoje kuzynki-myszy i prawie nie zmienia się z wiekiem, ale żyje tylko około 30 lat.
Jednak miejsca na tym piedestale są zmienne i będą nieustannie zmieniać właścicieli, gdy pojawią się nowe daty: prędzej czy później znajdą innego mięczaka, który żyje trochę dłużej niż poprzedni, lub nowego okonia, który wyprzedził jeżowca i tak dalej w nieskończoność. Nie ma ostatecznych wartości maksymalnej oczekiwanej długości życia. Za każdym razem, gdy mówimy, że ktoś „żyje do 500 lat”, musimy stale dodawać „najnowsze dane”, ponieważ dane stale docierają. Ale czy możemy mierzyć starzenie się za pomocą stale zmieniających się liczb?
Film promocyjny:
Co więcej, w czystej postaci ta lista nie będzie dla nas przydatna. Jeśli naprawdę chcemy skorzystać z tajemnic długiego życia innych ludzi, dobrze by było, gdyby ten organizm był trochę podobny do naszego, przynajmniej jeśli chodzi o zestaw układów narządów.
Po obu stronach prostej
U ludzi głównym statystycznym wskaźnikiem starzenia się jest krzywa Gompertza-Makehama, która odzwierciedla zależność ryzyka zgonu z przyczyn naturalnych od wieku danej osoby, czyli po prostu nieuniknionego zbliżania się do śmierci. Krzywa na wykresie stale się wydłuża, czyli sygnalizuje, że organizm staje się coraz bardziej kruchy iz każdym rokiem narażony jest na coraz większe ryzyko. To sugeruje najprostszą - i jedną z najczęściej stosowanych obecnie w nauce - definicję: starzenie się to coraz większe ryzyko śmierci.
Dla każdej populacji krzywa śmiertelności będzie wyglądać tak samo, z wyjątkiem tego, że może przesuwać się w lewo iw prawo w zależności od warunków życia lub lekko spłaszczyć pod koniec. Ale zwierzęta mają różne opcje. Poniższe wykresy są oparte na długich obserwacjach różnych stworzeń. Cienka niebieska linia przedstawia współczynnik przeżycia (jako procent całej populacji). Czerwona krzywa przedstawia względne ryzyko śmierci (1 odpowiada średniemu ryzyku dla osoby dorosłej). Wreszcie gruba niebieska linia to względna zdolność do rozmnażania się (jednostka to średnia liczba potomstwa, które rodzi osoba dorosła danego gatunku). Wykresy rozpoczynają się w okresie dojrzewania (to znaczy, dzieciństwa nie są liczone) i kończą się w wieku, w którym żyje tylko 5% pierwotnej populacji.
U wielu zwierząt kształt krzywych jest ogólnie podobny do kształtu u ludzi. Jedyną fundamentalną różnicą między naszymi mapami a mapami lwa lub szympansa jest to, że śmiertelność nie rośnie płynnie, ale gwałtownie i od pewnego wieku. Zapewne faktem jest, że średnie ryzyko zgonu w naszej populacji jest niskie, a starszymi osobami opiekujemy się do momentu, kiedy nie możemy już im pomóc - w tym momencie krzywa wznosi się w górę. Niemniej jednak trendy są takie same dla nas i dla lwa: zdolność do rozmnażania się zmniejsza z czasem, a krzywa przeżycia, zakrzywiona na zewnątrz (to znaczy w górę), dosłownie zapada się w dół po pewnym wieku.
Ale czasami wszystko jest dokładnie odwrotnie. Na przykład u żaby czerwonostopej (linia przerywana wskazuje na brak danych do analizy) lub u żółwia pustynnego linia przetrwania jest na pewnym etapie wklęsła. W rzeczywistości oznacza to, że w pewnym wieku osobniki tego gatunku są coraz mniej narażone na ryzyko śmierci. Zjawisko to zostało nazwane negatywnym starzeniem. A jeśli szukamy przykładu zwycięstwa nad nieuniknionym w przyrodzie, to powinno to być właśnie to - nie ruch w kierunku śmierci, ale ucieczka od niej.
Jednak nie zdziw się z wyprzedzeniem. W życiu człowieka jest też taki okres, po prostu nie trafił na wykresy tych autorów, ponieważ jest wcześniejszy niż okres, który rozważają. Nawet w najbardziej cywilizowanym społeczeństwie śmiertelność niemowląt jest wyższa niż śmiertelność niemowląt, a do pewnego wieku - nawet wyższa niż śmiertelność dorosłych. Dlatego też do pewnego wieku (do około 9 lat) nasza krzywa przeżycia jest również wklęsła, a my także - zgodnie ze statystyczną definicją starzenia się - odchodzimy od śmierci, co oznacza, że na naszych oczach stajemy się coraz młodsi. Nie oznacza to jednak, że ludzie są gotowi do życia wiecznie - podobnie jak żółwie pustynne. Chociaż ryzyko zgonu w nich nie zwiększa się wraz z wiekiem, tak jak u ludzi, w każdej chwili jakiś osobnik oczywiście umrze. Dlatego życie wieczne dla niektórych z nich jest możliwe tylko w hipotetycznej populacji o nieskończonej wielkości.
Ignoruj starzenie się
Skoro negatywne starzenie się jest właściwie synonimem dzieciństwa, to gdzie szukać prawdziwie ponadczasowych zwierząt? Wykres ich śmiertelności powinien być idealnie prosty, jak sznurek, nie odchylający się ani do wewnątrz (w dzieciństwie), ani na zewnątrz (w starszym wieku). Tak wyglądają na przykład wykresy dla niektórych gatunków hydr i mięczaków ucha morskiego. Nazywa się je pomijalnym starzeniem. Termin ten stanowi swego rodzaju kompromis między naukowcami, którzy (w większości) uważają, że starzenie się jest nieuniknione, a wynikami eksperymentów, w których nie zawsze można wykryć jego bezpośrednie oznaki. Ale w rzeczywistości z tego wykresu wynika, że w ich życiu nie ma starzenia się.
Jednak samo określenie „znikome starzenie” pojawiło się na długo przed skonstruowaniem tych krzywych. Zasugerował to gerontolog Caleb Finch w 1990 roku. Zaproponował również własne kryteria, które pozwalają nadać zwierzęciu ten honorowy tytuł: 1) śmiertelność nie wzrasta wraz z wiekiem, 2) płodność nie zmniejsza się wraz z wiekiem, 3) nie występują choroby związane z wiekiem, które pogarszają stan zdrowia w czasie. Do tej pory tylko sześć zwierząt spełnia te rygorystyczne wymagania: płaz ogoniasty Proteus (Proteus anguinus, maksymalna długość życia 102 lata), żółw błotny (Emydoidea blandingii, 77 lat), żółw pudełkowy (Terrapene carolina, 138 lat), Okoń aleutki (Sebastes aleutianus, 205 lat), jeżowiec (Strongylocentrotus franciscanus, 200 lat) i małża (Arctica islandica, 507 lat).
Należy pamiętać, że nie wszyscy mistrzowie długości życia znajdują się na tej liście. Nie ma w nim hydry ani małżowiny. Być może faktem jest, że nie wszystkie zwierzęta były w stanie zgromadzić wystarczającą ilość danych, aby zweryfikować wszystkie kryteria. Na przykład, obecnie klasyczny eksperyment obserwacji hydry trwał tylko cztery lata. W tym czasie można było wykazać, że hydra nie starzeje się, ale nie wiadomo, co stanie się z nią później. Na tej liście nie ma też ssaków. Nawet nagi kret - zwierzę często nazywane znikomym starzeniem się - nie był godny tego tytułu. Sam Finch, zmieniając swoje kryteria kilkadziesiąt lat później, przyznał, że koparka ich nie spełnia. Powodem tego były indywidualne obserwacje gerontologów, według których młode „starszych” kretoszczurów są mniej żywotne niż młode „młode”.- a Finch uznał to za oznakę spadku zdolności reprodukcyjnych zwierzęcia.
Nastąpił kryzys wzoru do naśladowania: najbardziej długowieczne gatunki zbytnio się od nas różnią. Bliżej nas mistrzowie nie spełniają kryterium znikomego starzenia. Kto zatem powinien się kierować i jaką drogą podążać? Tu z pomocą przychodzą statystyki. W ludzkim świecie nie ma sensu słuchać rad poszczególnych osób - trzeba studiować stulatków jako całość. Nie da się też znaleźć ideału w świecie zwierząt, więc trzeba spojrzeć z daleka na wszystkich swoich odnoszących sukcesy krewnych i spróbować stworzyć jakiś zbiorowy obraz zwierzęcia, które poradziło sobie ze starzeniem się. A więc słoń, wieloryb, proteus, żółw, rekin, papuga, kretoszczur, okoń - co ich łączy?
Surowe wzory
Pierwszą rzeczą, która ma znaczenie dla długiego życia, jest rozmiar. Większość stulatków jest większa niż ich krewni. Pomaga im to wyrwać się z presji doboru naturalnego: drapieżniki mniej zagrażają słoniom niż ryjówce, co oznacza, że długowieczne słonie mają wszelkie szanse na pozostawienie większej liczby potomstwa niż ich krótko żyjący krewni. W tym sensie słoń, wieloryb i rekin nie różnią się od innych, ich długie życie jest tylko naturalną konsekwencją ich imponujących rozmiarów. W tym sensie ciekawiej jest spojrzeć na tych, którzy nie wyszli ani na długość, ani na wysokość, ale wciąż zdołali przeżyć innych. Wśród ssaków jest to np. Osławiony kretoszczur, a także wiewiórki drzewiaste i nietoperze. Każdy z nich znalazł własną drogę ucieczki przed drapieżnikami: zakopać się pod ziemią, wspiąć się na drzewo, a nawet wznieść się w powietrze i żyć w ciemności.
Drugą ważną zaletą, jaką daje rozmiar, jest ochrona przed rakiem (nie tyle przed ryzykiem jego wystąpienia, ile raczej zmniejszenie zagrożenia ze strony każdego indywidualnego guza). Wyobraź sobie, że rządzisz ogromnym państwem z milionami obywateli. Jeśli powstanie nastąpi w jednym z tysiąca miast, to prawie nie wpłynie to na życie kraju, chyba że to miasto jest stolicą. Ale jeśli jesteś księciem małego Liechtensteinu, a w jednym z pół tuzina twoich miast jest rewolucja, to masz poważne kłopoty. Niestety, ta sama prosta arytmetyka działa w organizmie zwierzęcia. Jeśli rozwinął się w nim mały guz, powiedzmy o masie 3 gramy, to kapibara (55 kg) może go w ogóle nie zauważyć, podczas gdy dla myszy (30 g) stanowi jedną dziesiątą całego ciała.
Dlatego strategie zwalczania raka, a także drapieżników, zależą od wielkości zwierząt. Bardzo małe zwierzęta, jak myszy, nie mając możliwości ucieczki przed zewnętrznym wrogiem, poddają się wewnętrznemu. Małe, ale długowieczne zwierzęta, takie jak nagi kret, nabywają wczesnych mechanizmów obronnych. Ich komórki nie mają nawet szansy na rozpoczęcie namnażania, jeśli nie ma takiej potrzeby, na przykład, jeśli są otoczone gęstą tkanką łączną bez uszkodzeń. Duzi stulatkowie, tacy jak słonie i żółwie, stawiają na późną ochronę przed rakiem. Ich mechanizmy walki, na przykład wzmożone wyzwalanie programowanej śmierci komórki, nie działają od razu i są przeznaczone dla tych guzów, które nie umarły samodzielnie we wczesnych stadiach rozwoju.
Jednocześnie, jeśli zabronisz rozmnażać się komórkom, to jak radzić sobie z uszkodzeniami w organizmie? Ten dylemat prawdopodobnie wyjaśnia, dlaczego wśród długowiecznych mistrzów jest tak mało kręgowców: nabyli zbyt wiele narządów, które są niezwykle trudne do naprawienia bez nadania komórkom dodatkowych mocy. Kości są znacznie gorzej odnawiane niż skóra, mięśnie regenerują się gorzej niż tłuszcz, a przywrócenie tkanki mózgowej jest prawie niemożliwe. Ta sprzeczność jest podstawą jednej z popularnych teorii starzenia się - teorii „jednorazowej somy” (somy jednorazowej), którą łatwiej przetłumaczyć jako teorię „ciała do rozładowania”. Z punktu widzenia rozmnażania organizmu znaczenie mają tylko komórki rozrodcze. Reszta ciała - soma - jest tylko nadbudową nad nimi. A im bardziej wymaga uwagi, tym więcej energii zużywa się na jego odnowę,mniej zasobów trafia do komórek rozrodczych. Dlatego kręgowce ze swoimi strukturami, których nie można odtworzyć, żyją mniej niż bezkręgowce: ich ciało w końcu przestaje mieć wystarczającą ilość energii do naprawy i jest wysyłane „do wyrzucenia”. I tylko rekiny i płazy ogoniaste (do których należy Proteus) mogą pochwalić się zaawansowanymi zdolnościami regeneracyjnymi.
Wreszcie, patrząc na listę stulatków, można znaleźć wzór klimatyczny: większość z nich żyje w zimnie. Dotyczy to zwłaszcza zwierząt zmiennocieplnych (mięczaków Arctica islandica, Proteus, okoń aleucki i rekin grenlandzki), które nie potrafią regulować temperatury ciała od wewnątrz. Ale nawet ciepłokrwiste kręgowce, pozornie specjalnie nauczone, aby stale się rozgrzewać, wciąż starają się znaleźć zimniejsze miejsce. Przykładem jest wieloryb wieloryb. Albo ten sam nagi kretoszczur, który prawie stał się zimnokrwisty, zakopany głęboko pod ziemią. Teraz jego stała temperatura ciała wynosi około 33 stopni, czyli znacznie mniej niż u jego krewnych gryzoni.
Faktem jest, że ciepły klimat niesie ze sobą wiele trudności. Im wyższa temperatura, tym szybsze reakcje chemiczne zachodzą w organizmie zwierzęcia, tym więcej powstaje metabolicznych produktów ubocznych i tym szybciej organizm się zużywa. Dlatego z punktu widzenia długiego życia bycie ciepłokrwistym nie jest tak opłacalne. Ciekawe, że zimnokrwiste stulatki, które mogą się już ogrzać tylko w promieniach słońca, również się przed nim ukrywają. Mają jeszcze jeden powód, dla którego wolą chłód od ciepła, a to jest długie dzieciństwo.
Jak pamiętamy, dzieciństwo to okres negatywnego starzenia się. Dlatego im dłużej organizm cofa się przed osiągnięciem dojrzałości, tym więcej czasu mija, zanim zacznie rosnąć jego śmiertelność. Życie w zimnie to świetny sposób na spowolnienie rozwoju zwierzęcia zimnokrwistego. Zwierzęta ciepłokrwiste mogą ponownie wykorzystać swój rozmiar: słoń rośnie znacznie dłużej niż królik. Jest też trzeci sposób na wydłużenie dzieciństwa - spowolnienie rozwoju. Najbardziej radykalnym typem jest neotenia, rozmnażanie w stanie larwalnym. Na przykład proteus, podobnie jak inne płazy ogoniaste. Najwyraźniej podobny los spotkał nagiego kretoszczura: chociaż nie spędza życia jako larwa,ale jego rozwój jest spowolniony - przez całe życie przypomina zarodek myszy lub szczura i nie wyrasta do wyglądu „prawdziwego dorosłego” gryzonia. Te sprytne ruchy pozwalają zwierzętom ominąć dylemat polegający na rzucaniu ciałem. Komórki płciowe zaczynają wchłaniać energię dopiero wraz z początkiem dojrzewania, a „wieczne dziecko” może sobie pozwolić na kierowanie wszystkimi siłami tylko po to, by zachować własne zdrowie.
***
A więc połączmy teraz w naszej głowie typowe długowieczne zwierzę. Jest dość duży lub bardzo mały, ale bardzo przebiegły. Nie interesuje się drapieżnikami, rzadko choruje na raka i ma przed nim własne mechanizmy obronne - uderza wroga z daleka lub czeka na niego „w zasadzce”. Dobrze regeneruje się i ma tendencję do życia w chłodzie, niezależnie od podstawowej temperatury ciała. Wreszcie przedłuża swoje dzieciństwo, pozostając wieczną larwą lub po prostu spowalniając rozwój, i nie spieszy się z rozmnażaniem, oszczędzając zasoby.
Nasz portret zbiorowy nie opisuje żadnego z prawdziwych zwierząt-rekordzistów. Nagi kret nie jest zdolny do regeneracji, rekiny nie mają specjalnych mechanizmów obronnych przed rakiem, a nietoperze żyją w zaskakująco wysokiej temperaturze ciała. Mówi tylko, że w każdym przypadku długie życie powstało samo i nie ma ogólnej recepty. Każdy zwycięzca poszedł własną drogą, rekompensując wrodzone braki nowymi nabytkami.
Ale osoba dobrze pasuje do obrazu długowiecznego zwierzęcia. Jesteśmy raczej mali w porównaniu do czempionów ssaków, rzadko cierpimy na drapieżniki, żyjemy lepiej w zimnie niż w cieple i rozwijamy się wolniej niż nasi przodkowie z rzędu naczelnych. Jeśli chodzi o ochronę przed rakiem i regenerację, już dawno odkryliśmy te wady i pracujemy nad ich poprawą. A kiedy skończymy, okaże się, kto będzie musiał nauczyć się od kogo długowieczności.
Autor: Polina Loseva