Valentina Razumova / Shutterstock
Varför åldras vi? Det är en fråga som har gjort att forskare skrapade på huvudet i årtionden, men äntligen börjar vi få några svar. Här är historien hittills.
En av de äldsta teorierna om åldrande är skada-ackumuleringsteori, föreslagen av August Weisman i 1882. Celler och organismer är komplexa system med många komponenter, alla elegant sammankopplade, men dessa komplexa system är ömtåliga och slitna på grund av den gradvisa ansamlingen av skador i biljoner av celler i våra kroppar. När skadorna ökar kan kroppen inte reparera sig själv helt, vilket resulterar i åldrande och ålderssjukdomar.
Fria radikaler
En version av teorin för ackumulering av skador som kallas fri radikal teori om åldrande introducerades först av Rebeca Gerschman och Daniel Gilbert i 1954 och vidareutvecklades av en amerikansk kemist, Denham Harman, i 1956.
Fria radikaler är naturliga biprodukter av andning och ämnesomsättning och byggs upp i våra kroppar över tid. Harman teoretiserade det för att kanske både cellskador och fria radikaler ökar med åldern fria radikaler orsakar skadan.
De fria radikalerna som Harman fokuserade på kallas ”reaktiva syresorter” (ROS). De skapas av cellens mitokondrier när de förvandlar näringsämnen till energi för att cellen ska fungera.
Hur mitokondrier fungerar.
Forskare upptäckte att ROS kan attackera och reagera med DNA, proteiner och lipider (fetter) förändra deras egenskaper och funktion. I experiment visade man öka produktionen av ROS i jäst, maskar och fruktflugor förkorta deras liv.
Harmans teori dominerade vetenskapen om åldrande fält i 1990 och tidigt 2000. Men sedan flera studier igång motsäger teorin. När djur, som salamandrar och möss, hade antioxidantgener tystats (antioxidanter är ämnen som förstör fria radikaler), det hade ingen inverkan på varelsens livslängd.
För att förena dessa motstridiga fynd föreslog forskare att ROS skulle kunna fungera som signaler till andra skyddande mekanismer. Eller den olika platsen för ROS inom cellen kan leda till olika resultat. Även om ämnet fortfarande diskuteras verkar det som om den fria radikala teorin kan tappa mark åt andra teorier om åldrande. Men med så många studier som kopplar ROS och mitokondrier till åldring såväl som ålderssjukdomar det finns fortfarande skäl för ytterligare forskning.
Evolutionär hypotes för sjukdom
Innan vi fortsätter vår resa till de åldrande teorierna måste vi göra en liten omväg genom evolutionsbiologiens korridorer.
Gener styr bland annat produktionen av proteiner och våra fysiska egenskaper - vår så kallade fenotyp. De kan förändras igenom mutation. Var och en av oss bär många mutationer i många gener. De flesta av dessa mutationer påverkar inte oss, men vissa har negativa effekter och andra positiva effekter.
evolution genom naturlig selektion föreslår att om en gen (eller genmutation) ger en fördel för överlevnaden av organismen, har den större chans att överföras till nästa generation. Men om en genmutation är dålig, är chansen stor att den elimineras under utvecklingen.
Många sjukdomar har en genetisk grund. Det betyder att de orsakas av genetiska mutationer. Om så är fallet, varför är dessa mutationer fortfarande kvar och elimineras inte genom naturligt urval?
I 1957 föreslog en amerikansk evolutionär biolog, George Williams, en lösning. Enligt hans antagonistisk pleiotropyhypoteskan en genmutation resultera i både goda och dåliga egenskaper. Men om det goda överväger det dåliga elimineras inte mutationen.
Till exempel, mutationer som orsakar Huntingtons sjukdom förbättrar fertiliteten och minskar risken för cancer; mutationer som orsakar seglcellssjukdom skyddar mot malaria; och mutationer associerade med cystisk fibros förbättrar också fertiliteten. Dessa är bara några exempel bland många.
Dessa mutationer är gynnsamma tidigt i livet - de bidrar till utveckling och att få barn - och blir förstörande i senare liv. Om de är bra för att överleva och producera nästa generation kan det förklara deras bevarande. Det kan också förklara persistensen av förödande sjukdomar som många av dem rådde i äldre ålder.
Men kunde Williams teori förklara åldrandet själv? Vad händer om gener och de proteiner som tillverkas av dessa gener, som är fördelaktiga när vi är unga, senare blir huvudorsaken till åldrande? Och om så är fallet, vad kan dessa proteiner vara?
Hyperfunktionsteori för åldrande
Mikhail Blagosklonny, professor i onkologi i New York, föreslog runt 2006 ett svar på denna fråga. Han föreslog att orsaken till åldrande är proteiner (och generna ansvariga för att göra dem), med rollen att berätta celler om näringsämnen finns tillgängliga. Vissa av dessa proteiner är enzymer, vilket hjälper kemiska reaktioner att hända i vår kropp. Bland dem är ett enzym som heter TOR ..
När TOR-enzymet är aktivt instruerar det celler att växa. Vi behöver detta tidigt i livet för vår utveckling och sexuella mognad. Men TOR behövs inte på så höga nivåer senare i livet. Faktum är att hyperfunktion (överaktivitet) av TOR är relaterad till många sjukdomar inklusive cancrar.
Om TOR och andra näringsavkännande gener är roten till åldrande, är de på något sätt kopplade till skador eller ROS? Det har visats att hyperfunktion av TOR ökar celltillväxten men samtidigt minskar skyddet mekanismerinklusive antioxidanter. Det betyder att skador nu kan ses som ett resultat av hyperfunktion av vissa gener - inte grundorsaken till åldrande, men resultatet av det.
Den nya teorin baserad på den antagonistiska pleiotropyhypotesen är nu känd som hyperfunktionsteori för åldrande.
Ett pris värt att betala
We och andra testar hyperfunktionsteorin och hittills resultat stödja det. Även om dessa framsteg lovar en förståelse av grundorsakerna till åldrande och hur man kan rikta in sig på åldersrelaterade sjukdomar, visar det också komplexiteten hos ett fenomen. Men när bevis samlas, inser vi att åldrandet i sig är starkt kopplat till det sätt vi skapas. Det är kopplat till vår tillväxt och sexuella mognad. Kanske åldrande är ett pris som organismer måste betala för att överleva som art.
Om författaren
Charalampos (Babis) Rallis, Universitetslektor i biokemi, University of East London
Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.
Relaterade böcker:
The New Aging: Lev smartare nu för att leva bättre för alltid
av Dr. Eric B. Larson
Den här boken ger praktiska råd för hälsosamt åldrande, inklusive tips för fysisk och kognitiv kondition, socialt engagemang och att hitta ett syfte senare i livet.
Klicka för mer info eller för att beställa
The Blue Zones Kitchen: 100 recept att leva till 100
av Dan Buettner
Den här kokboken erbjuder recept inspirerade av dieter för människor i världens "blå zoner", där invånare vanligtvis lever upp till 100 år eller äldre.
Klicka för mer info eller för att beställa
Åldrande baklänges: Vänd åldrandeprocessen och se 10 år yngre ut på 30 minuter om dagen
av Miranda Esmonde-White
Författaren erbjuder en serie övningar och livsstilsförändringar för att främja fysisk kondition och vitalitet senare i livet.
Klicka för mer info eller för att beställa
The Longevity Paradox: How to Die Young at a Ripe Old Age
av Dr. Steven R. Gundry
Den här boken ger råd om hälsosamt åldrande, inklusive tips för kost, träning och stresshantering, baserat på den senaste forskningen inom livslängdsvetenskap.
Klicka för mer info eller för att beställa
Den åldrande hjärnan: Beprövade steg för att förebygga demens och skärpa ditt sinne
av Timothy R. Jennings, MD
Författaren erbjuder en guide för att upprätthålla kognitiv hälsa och förebygga demens senare i livet, inklusive tips för kost, träning och stresshantering.
