Kami mengalami penuaan kerana suatu sebab, tetapi sebagai hasil daripada program biologi khas. Tetapi di dunia ini terdapat tikus tahi lalat Afrika, binatang seperti tikus yang tidak dapat menjadi tua.
Para saintis telah mengetahui mengapa orang berumur, tetapi penggali tidak.
Inilah yang ditulis oleh Jared Sluyter mengenainya:
Kehidupan individu yang terpisah, individu yang terpisah dari spesies biologi, adalah perkara yang sangat berharga, tetapi ada perkara yang lebih penting lagi. Yaitu, pandangan itu sendiri. Sebenarnya, kumpulan gen yang lengkap (ini disebut genom) yang terkandung dalam setiap individu spesies ini dan, sebenarnya, menentukan apa itu.
Adalah lebih tepat untuk menganggap mana-mana makhluk hidup hanya sebagai wadah sementara bagi gen yang mereka terima dari ibu bapa mereka dan disampaikan kepada anak-anak mereka. Untuk pertama kalinya, dalam bentuk eksplisit idea seperti itu dirumuskan, mungkin, oleh Richard Dawkins dalam bukunya yang terkenal "The Selfish Gene".
Sebagai peraturan, kepentingan genom dan pembawa sementara (makhluk hidup) bertepatan. Tetapi kadang-kadang tidak. Dan dengan serta-merta menjadi jelas siapa bosnya - tentu saja genomnya.
Sekiranya genom spesies dalam bahaya atau spesies itu hanya perlu berkembang, maka pembawa dapat dikorbankan dengan selamat - generasi akan datang akan "melahirkan yang baru".
Video promosi:
Akibatnya, saya yakin bahawa genom kebanyakan (jika tidak semua) makhluk hidup mengandungi program berbahaya khas. Dari mana makhluk itu sendiri tidak mempunyai sesuatu yang baik, tetapi yang diperlukan untuk pengembangan spesies itu. Pertama sekali, program kematian yang memastikan perubahan generasi dan, sesuai, evolusi. Dan kadang-kadang mereka disusun dengan cara "cepat" - contohnya, di tanaman tahunan, yang mati, dibunuh oleh biji mereka sendiri setelah mereka masak, dan kadang-kadang - dengan cara "perlahan". Dan program bunuh diri perlahan yang paling jahat adalah program penuaan. Yang menjadikan banyak spesies, termasuk anda dan saya, "merosot" seiring bertambahnya usia dan akhirnya mati.
Fakta bahawa kita semakin tua kerana suatu sebab, tetapi sebagai hasil daripada aktiviti program biologi khas, bukanlah perkara yang jelas dan memerlukan bukti. Saya cuba membinanya "secara bertentangan", menunjukkan kepada anda contoh haiwan yang mematikan program penuaan itu sendiri. Kerana dia tidak perlu mempercepat evolusi sendiri - dia sudah baik! Ini, seperti anda dan saya, adalah mamalia, saudara dekat tikus biasa - tikus Afrika, tikus tahi lalat! Sekiranya seekor tikus hidup selama 2-3 tahun, berjaya menjadi tua sepenuhnya selama ini dan mati pada usia tua, maka tikus tahi lalat hidup lebih dari 30 tahun dan, jika kadang-kadang dia menunjukkan beberapa tanda penuaan, maka mereka biasanya tidak membawa maut. Sebilangan besar ahli biologi bersetuju bahawa tikus tahi lalat adalah haiwan awet muda (baik,atau lebih saintifik, haiwan dengan penuaan yang boleh diabaikan).
Dan sekarang, dalam siri kami, sudah tiba masanya untuk menjawab "soalan mengenai penggali" utama: bagaimana dia melakukannya? Bagaimana dia mematikan penuaan ??!
Beberapa tahun yang lalu saya tidak mempunyai apa-apa untuk diperkatakan mengenai topik ini. Tetapi pada tahun 2017, di salah satu jurnal saintifik paling berprestij di dunia, Kajian Fisiologi, kami berjaya menerbitkan karya teori yang menjelaskan fenomena ketiadaan tikus tahi lalat yang tidak menua. Pada akhir tahun 2017, versi Rusia dikeluarkan.
Semuanya bermula, seperti biasa, dengan mitokondria. Ini adalah loji kuasa kecil yang terdapat di setiap sel dan di mana kita bernafas. Saya harap akan ada episod berasingan dari siri kami mengenai mereka. Kajian mitokondria adalah kepakaran utama Ahli Akademik Vladimir Petrovich Skulachev. Sebenarnya, di makmalnya pada akhir 60-an, didapati bagaimana mereka bekerja. Selama 20 tahun terakhir, ahli akademik, selain mitokondria, telah tertarik dengan masalah penuaan dan, tentu saja, melakukan upaya titanic untuk melakukan eksperimen dengan mitokondria tikus tahi lalat. Saya harus perhatikan bahawa mitokondria sangat berkaitan dengan penuaan, tetapi lebih banyak lagi pada siri berikutnya.
Penyelidikan mengenai mitokondria tikus tahi lalat telah dimahkotai dengan kejayaan. Di institut di Zoo Berlin, eksperimen dilakukan pada tikus tahi lalat, dan seorang pekerja Vladimir Skulachev, ahli biologi terkenal Mikhail Vysokikh, yang secara khusus tiba dari Moscow untuk ini, berjaya mendapatkan sampel tisu tikus tahi lalat dan mengukur pelbagai parameter mitokondria dalam tisu ini. Tidak ada yang menarik di dalamnya, kecuali kurva yang agak pelik yang menunjukkan kadar penyerapan oksigen oleh mitokondria (mereka juga bernafas) dalam keadaan tertentu.
Sekembalinya ke Moscow, Mikhail menunjukkan lekukan ini kepada pemimpin, yang juga dia mengingatkan sesuatu, tetapi apa sebenarnya - mereka tidak ingat. Oleh itu, ahli biologi menggerogoti otak mereka sehingga menunjukkan grafik kepada rakan sekerja lain, ketua makmal bioenergi sel, Boris Chernyak, yang terkenal tidak pernah melupakan apa-apa (baik, sekurang-kurangnya jika ia berkaitan dengan mitokondria, pernafasan dan sel hidup). Dia melihat dan segera berkata - lekukan yang sama dapat diperoleh dengan mendaftarkan pernafasan mitokondria anak tikus yang baru lahir!
Dan di sini Vladimir Petrovich mempunyai satu idea. Menangkapnya sehingga dia berkemas dan pergi ke Berlin untuk melihat tikus tahi lalat secara peribadi.
Apa yang dia dapati? Bahawa dia (tikus tahi lalat) telanjang. Dan adakah anda tahu seperti apa dia kerana ini?
Lihatlah gambar tikus tahi lalat. Dan berdekatan - sama sekali bukan penggali. Ini adalah tikus yang baru lahir. Lihat bagaimana kesamaannya? Dalam beberapa hari, anak anjing akan membesar, berpakaian dengan bulu dan berubah menjadi tikus normal. Dan penggali tidak. Dia akan kekal seumur hidup dan akan tetap seperti yang baru lahir.
Penyelidikan lebih lanjut menunjukkan bahawa tikus tahi lalat mempunyai lebih dari 40 tanda "bayi baru lahir" atau "kekanak-kanakan" dibandingkan dengan tikus. Berikut adalah beberapa daripadanya:
- Berat badan rendah berbanding spesies keluarga yang lain.
- Kekurangan rambut (tikus selalu memilikinya).
- Kekurangan aurikel.
- Keupayaan terhad untuk mengekalkan suhu badan yang tetap (seperti pada mamalia yang baru lahir).
- Kebolehan kognitif yang tinggi (rasa ingin tahu).
- Kerentanan rendah terhadap kesakitan.
- Keupayaan neuron untuk menjana semula dan meningkatkan jangka hayat neuron.
- Tidak ada penurunan dengan usia dalam tahap faktor pertumbuhan seperti insulin (IGF2).
- Tidak ada penurunan dengan usia dalam tahap superoksida dismutase 1 dan 2, serta katalase.
- Dan juga beberapa lagi tanda-tanda luaran, fisiologi dan biokimia.
Artinya, ternyata tikus tahi lalat menghentikan program perkembangan peribadinya pada tahap tikus yang baru lahir. Fenomena serupa telah dijelaskan sebelumnya untuk, misalnya, amfibi, dan ia disebut neoteny. Demi keadilan, harus dikatakan bahawa Vladimir Skulachev bukanlah orang pertama yang menarik perhatian pada kenyataan bahawa tikus tahi lalat adalah haiwan neotenik. Di hadapannya, ini diperhatikan oleh Richard Alexander pada tahun 1991 dan beberapa saintis lain. Tetapi mereka sama sekali tidak menghubungkan fenomena ini dengan umur panjang (Alexander tidak tahu mengenai jangka hayat haiwan ini).
Terjebak pada zaman kanak-kanak
Ahli akademik Skulachev merumuskan idea yang sangat sederhana: jika tikus tahi lalat berhenti di tahap anak, maka program pengembangannya secara individu tidak akan mencapai tahap ketika sudah tiba masanya untuk mulai menua. Kanak-kanak tidak menjadi tua! Oleh itu, kita mendapat bukti yang paling penting: penuaan adalah sebahagian daripada program untuk pengembangan dan kehidupan tubuh. Sama seperti kelahiran, pertumbuhan, kematangan. Dan sekiranya keseluruhan program ini dihentikan, maka penuaan juga!
Inilah yang berlaku pada penggali. Sekiranya ini terjadi pada spesies biasa, ia akan segera hilang, kerana jika tidak ada penuaan, evolusi akan menjadi sangat perlahan. Dan penggali menyelamatkan eusosialitasnya. Kehidupan dalam "mod anthill" ternyata jauh lebih stabil sehingga ia mampu mematikan penuaan sebagai alat evolusi.
Dan nampaknya dalam evolusi spesies makhluk biologi yang paling menarik untuk kita - Homo sapiens - kisah yang sama bermula dengan kejadian tikus tahi lalat. Pernahkah anda perhatikan bahawa orang paling suka … monyet bayi?
Adakah mungkin untuk memanjangkan umur dan kekal muda untuk waktu yang lama? Semuanya nyata, kata para saintis, kerana selama lima ratus tahun, jangka hayat orang hampir tiga kali ganda. Namun, mengapa kita semakin tua?
Apa itu penuaan?
Penuaan biasanya dipanggil proses biologi penurunan secara beransur-ansur atau penutupan lengkap fungsi penting tubuh. Kerana penuaan, tubuh beradaptasi dengan kurang baik terhadap lingkungan, kemampuan untuk menjana semula tisu menurun, penyakit dan gangguan metabolik diperoleh.
Hasil penuaan luaran adalah otot kendur, keriput, dan uban.
Sudah tentu, anda boleh melakukan pembedahan plastik, menggunakan solek dan mempunyai doktor yang baik, tetapi anda tidak boleh menipu usia anda. Walau bagaimanapun, anda perlu tahu - setiap orang berumur berbeza, dan ini adalah kelebihan orang itu sendiri. Terdapat lelaki dan wanita berusia lima puluhan yang kelihatan cantik, dan ada kanak-kanak berusia empat puluh tahun yang kelihatan "berusia lebih dari lima puluh."
Teori dan hipotesis penuaan
Tidak ada yang tahu sebab sebenar mengapa kita menua, dan oleh itu hipotesis dan spekulasi dilahirkan - lebih kurang disokong oleh data saintifik. Masing-masing dari mereka mempunyai penyokong, tetapi, kemungkinan besar, alasan sebenarnya adalah dalam penggabungan teori.
Pertama sekali, tubuh semakin tua kerana setiap sel badan mempunyai programnya sendiri - bagaimana dan berapa kali untuk membaginya, menggantikan "oldies" dengan "recruits baru". Pada setiap sel, rata-rata, penggantian ini berlaku kira-kira tujuh puluh kali.
Seberapa cepat tujuh puluh kali ini berlaku di setiap sel bergantung pada tubuh dan metabolisme, pada sikap anda terhadap tubuh anda. Sekiranya anda tidak memantau kesihatan anda, tidak makan dengan baik dan terdedah kepada faktor persekitaran yang berbahaya, sel-sel badan harus memperbaharui diri mereka lebih kerap, sumbernya habis lebih cepat.
Contohnya, kulit bertambah tua lebih cepat dari selaran matahari yang kerap dan sengit, apabila kulitnya mendapat warna coklat, dan terutama ketika terbakar dengan tajam dan terbakar.
Sebab lain untuk penuaan dianggap sebagai pelancaran program pemusnahan diri sel kerana kerosakan aktif oleh faktor persekitaran dan gangguan dalaman. Sel yang rosak berpotensi berbahaya bagi tubuh dengan degenerasi menjadi tumor, oleh itu, kecacatan sedikit pun pada sel adalah permulaan pelancaran "sistem pembersihan", dan kadang-kadang ini dilakukan dengan langkah yang sangat tajam, dengan penangkapan semua sel yang berdekatan dan kematian seluruh kawasan dalam tisu atau organ.
Menurut prinsip ini, kerusakan hati berlaku dengan pembebasan yang berlebihan, kerosakan pada bronkus dan paru-paru ketika merokok, kerosakan pada saluran darah pada aterosklerosis. Prinsip kematian sel yang serupa berlaku semasa serangan jantung atau strok - ini adalah kematian sel yang tidak dapat dilaksanakan.
Mungkinkah gen?
Teori gen penuaan semakin popular di dunia ilmiah hari ini, ini akan menjelaskan banyak - baik pelancaran sejumlah bahagian, dan kematian sel apabila rosak, dan bahkan perubahan metabolisme dengan usia.
Sekiranya kita dapat mengasingkan gen penuaan, sekarang kita dapat menggabungkan dan mengubah gen, kita dapat membatalkan usia tua. Benar, penghapusan kematian mengancam penduduk yang berlebihan dan kemusnahannya dalam beberapa tahun. Tetapi tiada siapa yang mahu mati!
Mengapa kita semakin tua?
Sehingga gen dijumpai, kami mencadangkan untuk mempertimbangkan sebab-sebab yang mendekatkan kenalan dengannya. Sebilangan besar dari mereka dicipta oleh kita sendiri.
Perhatikan kehidupan anda dengan teliti - ini adalah satu siri tekanan dengan terlalu banyak sistem saraf, masalah di rumah dan di tempat kerja, anak-anak dengan pelajaran dan lebam, patah lutut - semua ini menambah uban kita. Tekanan merosakkan imuniti dan kesihatan, mengganggu tidur - dan kekurangan tidur yang kronik secara signifikan mengurangkan jangka hayat. Oleh itu, jika anda ingin hidup lama, pelajari cara berehat dan berehat dengan betul.
Penyebab lain penuaan pramatang adalah penurunan aktiviti fizikal dan berat badan tambahan. Mereka menyimpan lemak di kawasan jantung dan saluran darah, ginjal dan usus terapung dengan lemak - adakah ini akan menambahkan kesihatan anda dan bertahun-tahun? Sudah waktunya, mungkin untuk mempertimbangkan semula tabiat makan anda, makan lebih sedikit, menjalani diet, berjalan lebih kerap dan bermain sukan.
Ketagihan yang memendekkan hidup kita yang sudah pendek juga rokok dan alkohol, malah yang lemah. Dipercayai bahawa dari sebatang rokok, hidup menjadi lapan minit lebih pendek. Hitung berapa banyak masa dari kehidupan anda yang telah anda masukkan ke dalam asap? Dan mengambil lebih dari satu gelas wain kering sehari adalah minus 24 jam dalam hidup anda dan tolak seribu sel hati, adakah nikmat kesihatan anda yang meragukan itu bernilai?
Satu lagi "pembunuh" badan anda adalah … gula, serbuk kristal manis ini sama berbahayanya dengan rokok. Bagaimanapun, kita mengambilnya lebih banyak daripada yang diperlukan secara fisiologi. Walau bagaimanapun, anda tidak boleh menggantinya dengan pemanis - ia lebih berbahaya.
Sudah tentu, sinaran matahari, sinar ultraviolet, udara yang tercemar dan logam berat di dalamnya dan air juga mempengaruhi, namun, semua pengaruh ini tidak dapat diabaikan berbanding dengan "eksperimen" kita sendiri pada badan. Anda perlu memikirkannya - kebanyakan penyebab penuaan bergantung kepada kita.
Kadang-kadang ada orang yang tidak berlaku undang-undang dan peraturan biasa - mereka boleh melakukannya tanpa tidur, tidak dijangkiti jangkitan berbahaya semasa wabak yang paling dahsyat. Walau bagaimanapun, tidak ada orang yang tidak mengalami penuaan. Semua makhluk hidup bertambah tua, musnah dan binasa. Dan bahkan alam yang tidak bernyawa: bangunan, batu, jambatan dan jalan raya - juga secara beransur-ansur reput dan runtuh. Jelas, penuaan adalah proses wajib tertentu, biasa untuk hidup dan alam mati.
Pada tahun 1865, ahli fizik Jerman R. Clausis menjelaskan untuk pertama kalinya mengenai penyebab berlakunya fenomena ini. Dia mendalilkan bahawa semua proses di alam berjalan secara asimetris, secara tidak langsung. Kehancuran berlaku dengan sendirinya, dan penciptaan memerlukan perbelanjaan tenaga. Oleh kerana itu, entropi terus berkembang di dunia - penyusutan tenaga dan kekacauan meningkat. Hukum asas sains semula jadi ini juga disebut undang-undang termodinamik kedua. Menurutnya, untuk penciptaan dan kewujudan struktur apa pun, masuknya tenaga dari luar diperlukan, kerana tenaga itu sendiri cenderung menghilang di ruang angkasa (proses ini lebih mungkin daripada penciptaan struktur teratur). Organisma hidup tergolong dalam sistem termodinamik terbuka: tumbuhan menyerap tenaga suria dan mengubahnya menjadi sebatian organik dan bukan organik,organisma haiwan menguraikan sebatian ini dan dengan itu memberikan tenaga kepada diri mereka sendiri. Pada masa yang sama, makhluk hidup berada dalam keseimbangan termodinamik dengan persekitaran, secara beransur-ansur memberi atau menghilangkan tenaga, membekalkan entropi ke ruang dunia.
Ternyata, keberadaan organisma hidup tidak sepenuhnya habis oleh hukum termodinamika kedua. Pola perkembangannya dijelaskan oleh undang-undang termodinamika ketiga, yang dibuktikan oleh saintis Belgia I. Prigogine, yang berasal dari Rusia: lebihan tenaga bebas yang diserap oleh sistem terbuka boleh menyebabkan komplikasi diri sistem. Terdapat tahap kerumitan tertentu, di bawah sistem yang tidak dapat menghasilkan semula jenisnya sendiri.
Organisme hidup, dari satu segi, menentang pertumbuhan entropi dan kekacauan di Alam Semesta, membentuk struktur yang lebih kompleks dan mengumpulkan maklumat. Proses ini adalah kebalikan dari proses penuaan. Perjuangan dengan entropi semacam itu mungkin terjadi, nampaknya, kerana adanya program genetik abadi, yang berulang kali ditulis ulang dan diteruskan ke generasi akan datang. Organisma hidup dapat dibandingkan dengan buku yang terus dicetak semula. Kertas di mana buku itu ditulis mungkin usang dan merosot, tetapi isinya kekal.
Bakteria abadi
Ketika kami berbicara tentang fakta bahawa semua makhluk hidup mengalami penuaan, kami membuat ketidaktepatan: ada situasi di mana peraturan ini tidak berlaku. Sebagai contoh, apa yang berlaku apabila sel atau bakteria hidup membahagi menjadi separuh semasa pembiakan? Ia menimbulkan dua sel lain, yang pada gilirannya membahagi lagi, dan seterusnya menjadi infinitum. Sel yang menimbulkan semua selebihnya tidak mempunyai masa untuk menjadi tua; sebenarnya, ia tetap abadi. Persoalan penuaan pada organisma unisel dan pembelahan sel secara berterusan, seperti sel pembiakan atau tumor, masih terbuka. A. Weisman pada akhir abad kesembilan belas mencipta teori yang mendalilkan keabadian bakteria dan ketiadaan penuaan di dalamnya. ramai sarjana bersetuju dengannya hari ini, sementara yang lain mempersoalkannya. Terdapat bukti yang cukup untuk kedua-duanya.
Bagaimana dengan organisma multisel? Bagaimanapun, sel-sel mereka tidak dapat terus-menerus membelah, mereka mesti melakukan beberapa tugas lain - untuk menyediakan pergerakan, pemakanan, pengaturan proses dalaman. Percanggahan antara keperluan untuk pengkhususan sel dan pemeliharaan keabadiannya telah diselesaikan secara semula jadi dengan membahagikan sel menjadi dua jenis. Sel somatik menyokong proses penting dalam tubuh, dan sel kuman membelah, memastikan kelanjutan genus. Sel-sel somatik bertambah tua dan mati, sementara sel-sel seks praktikalnya kekal. Kewujudan organisma multisel besar dan kompleks yang mengandungi triliunan sel somatik, pada dasarnya, bertujuan untuk memastikan keabadian sel kuman.
Bagaimana penuaan sel somatik berlaku? Penyelidik Amerika L. Hayflick menetapkan bahawa ada mekanisme yang membatasi jumlah bahagian: rata-rata, setiap sel somatik mampu tidak lebih daripada 50 bahagian, dan kemudian ia menjadi tua dan mati. Penuaan secara beransur-ansur seluruh organisme disebabkan oleh fakta bahawa semua sel somatiknya telah habis jumlah pembahagian yang diperuntukkan kepada mereka. Selepas ini, sel-sel bertambah tua, rosak dan mati.
Sekiranya sel-sel somatik melanggar undang-undang ini, sel-sel tersebut akan terbelah secara berterusan, menghasilkan salinan baru mereka berkali-kali. Ini tidak membawa kepada sesuatu yang baik - bagaimanapun, ini adalah bagaimana tumor muncul di dalam badan. Sel-sel menjadi "abadi", tetapi keabadian khayalan ini akhirnya dibeli dengan kos kematian seluruh organisma.
Dari tikus hingga gajah
Masalah penuaan secara langsung berkaitan dengan masalah jangka hayat yang berbeza dalam organisma yang berbeza. Ahli fisiologi Jerman M. Rubner pada tahun 1908 adalah yang pertama menarik perhatian para saintis kepada fakta bahawa mamalia besar hidup lebih lama daripada yang kecil. Contohnya, seekor tikus hidup 3.5 tahun, seekor anjing - 20 tahun, seekor kuda - 46, seekor gajah - 70. Rubner menjelaskan ini dengan kadar metabolisme yang berbeza.
Jumlah perbelanjaan tenaga pada mamalia yang berlainan sepanjang hidup adalah hampir sama - 200 kcal per 1 gram jisim. Menurut Rubner, setiap spesies hanya mampu memproses sejumlah tenaga - setelah habis, ia akan mati. Kadar metabolisme dan penggunaan oksigen total bergantung pada ukuran haiwan dan luas permukaan badan. Jisim meningkat sebanding dengan dimensi linier badan, diambil dalam kubus, dan luasnya, dalam bentuk segi empat sama. Seekor gajah memerlukan tenaga yang jauh lebih sedikit untuk mengekalkan suhu tubuhnya daripada jumlah tikus yang sama beratnya - jumlah permukaan badan semua tikus ini akan jauh lebih besar daripada gajah. Oleh itu, seekor gajah dapat "membayar" kadar metabolisme yang jauh lebih rendah daripada tikus. Perbelanjaan tenaga yang tinggi pada tikus ini membawa kepada fakta bahawa ia menghabiskan simpanan tenaga yang diperuntukkan kepadanya lebih cepat,daripada gajah, dan jangka hayatnya jauh lebih pendek.
Oleh itu, terdapat hubungan terbalik antara kadar metabolisme haiwan dan jangka hayatnya. Berat badan yang rendah dan metabolisme yang tinggi menghasilkan jangka hayat yang pendek. Corak ini dipanggil peraturan tenaga permukaan Rubner.
Walaupun kesederhanaan meyakinkan peraturan yang ditemui oleh Rubner, banyak saintis tidak setuju dengannya. Mereka meragui bahawa peraturan itu menjelaskan sebab penuaan semua organisma hidup - terdapat banyak pengecualian terhadapnya. Sebagai contoh, seseorang tidak mematuhi undang-undang ini: jumlah perbelanjaan tenaganya sangat tinggi, dan jangka hayatnya empat kali lebih lama daripada yang sepatutnya dengan pertukaran tersebut. Apakah sebabnya? Sebabnya baru-baru ini menjadi jelas.
Oksigen mesti dikendalikan dengan berhati-hati
Terdapat faktor lain yang menentukan jangka hayat - ini adalah tekanan separa oksigen. Kepekatan oksigen di udara adalah 20.8 peratus. Penurunan atau peningkatan angka ini hanya mungkin dilakukan dalam had yang sempit, jika tidak, organisma hidup mati. Telah diketahui bahawa kekurangan oksigen membawa maut kepada orang yang hidup. Tetapi hanya sedikit yang mengetahui bahaya kelebihannya. Oksigen tulen membunuh haiwan makmal dalam beberapa hari, dan pada tekanan 2-5 atmosfera, tempoh ini dikurangkan menjadi jam dan minit. Jadi gas ini tidak hanya diperlukan untuk hidup, tetapi juga boleh menjadi racun sejagat yang mengerikan yang membunuh semua makhluk hidup. Banyak saintis percaya bahawa atmosfer Bumi pada awal pengembangannya tidak mengandung oksigen, dan keadaan inilah yang menyumbang kepada munculnya kehidupan di planet kita. Menurut anggaran kasar pakar,Atmosfera bumi yang kaya dengan oksigen terbentuk sekitar 1.4 bilion tahun yang lalu sebagai hasil aktiviti penting organisma primitif yang mampu melakukan fotosintesis. Mereka menyerap tenaga suria dan karbon dioksida dan mengeluarkan oksigen. Keberadaan mereka menciptakan prasyarat untuk munculnya jenis organisma hidup lain - mereka yang memakan oksigen untuk bernafas. Walau bagaimanapun, makhluk hidup harus berhati-hati untuk meneutralkan ketoksikan bahan ini.untuk meneutralkan ketoksikan bahan ini.untuk meneutralkan ketoksikan bahan ini.
Molekul oksigen itu sendiri dan produk pengurangan lengkapnya dengan hidrogen - air - tidak beracun. Walau bagaimanapun, pengurangan oksigen berlaku sedemikian rupa sehingga produk yang merosakkan sel terbentuk di hampir semua peringkat proses: radikal anion superoksida, hidrogen peroksida dan radikal hidroksil. Mereka dipanggil spesies oksigen reaktif. Organisma yang menggunakan oksigen untuk pernafasan, menggunakan enzim dan pemangkin protein, menghalang pengeluaran bahan-bahan ini atau mengurangkan kesan berbahaya pada sel.
Ahli biokimia Amerika J. McCord dan I. Fridovich pada tahun 1969 mendapati bahawa peranan utama dalam perlindungan ini dimainkan oleh enzim superoxide dismutase. Enzim ini mengubah radikal anion superoksida menjadi hidrogen peroksida dan oksigen molekul yang lebih berbahaya. Hidrogen peroksida segera dimusnahkan oleh enzim lain - katalase dan peroksidase.
Penemuan mekanisme peneutralan spesies oksigen reaktif memberikan kunci kepada penyelidik lain untuk memahami masalah radiobiologi, onkologi, imunologi, dan gerontologi. Penyelidik Inggeris D. Harman mengemukakan teori penuaan radikal bebas yang disebut. Dia mencadangkan bahawa perubahan sel yang berkaitan dengan usia disebabkan oleh pengumpulan kerosakan yang disebabkan oleh radikal bebas - serpihan molekul yang mempunyai elektron yang tidak berpasangan dan oleh itu telah meningkatkan aktiviti kimia. Radikal bebas seperti itu dapat terbentuk dalam sel di bawah pengaruh radiasi, reaksi kimia tertentu dan perubahan suhu. Tetapi sumber utama radikal bebas dalam tubuh adalah pengurangan molekul oksigen. Oleh itu, kita dapat mengatakan bahawa penuaan secara amnya adalah akibat daripada kesan oksigen yang merosakkan dan beracun pada tubuh,yang secara beransur-ansur meningkat dengan usia.
Biokimia penuaan
Setelah menjadi jelas bahawa superoksida dismutase memainkan peranan sebagai "enzim antipenuaan" di dalam sel, para penyelidik tertanya-tanya apakah aktiviti enzim ini adalah penyebab utama perubahan dan perbezaan usia yang berkaitan dengan usia? Dijangkakan bahawa seiring bertambahnya usia, aktiviti enzim menurun, dan kesan merosakkan oksigen meningkat. Ternyata, aktiviti superoxide dismutase dalam kebanyakan kes berubah sedikit dengan usia.
Pengumpulan perubahan berkaitan usia dalam sel bergantung pada nisbah dua proses: pembentukan radikal bebas dan peneutralannya. "Kilang" radikal bebas adalah badan memanjang kecil di dalam sel - mitokondria, stesen tenaga. D. Harman menyebut struktur ini sebagai jam molekul sel: semakin cepat pengeluaran radikal masuk ke dalamnya, semakin cepat tangan berputar pada jam dan semakin sedikit masa sel itu hidup. Pada spesies dengan jangka hayat yang pendek, mitokondria berfungsi sangat aktif, lebih banyak radikal terbentuk dan kerosakan pada struktur sel terkumpul lebih cepat, menyebabkan penuaan pramatang. Sebagai contoh, dalam lalat rumah, mitokondria menghasilkan radikal 24 kali lebih intensif daripada seekor lembu. Para penyelidik melakukan eksperimen:lalat rumah disimpan dalam suasana oksigen tulen (ini mempercepat penuaan) dan memerhatikan apa yang berlaku pada mitokondria. Sistem perlindungan terhadap spesies oksigen reaktif berfungsi dengan baik, tetapi radikal individu, yang tidak sempat berinteraksi dengan enzim antioksidan, terus menerus melaluinya. Sebab untuk masalah ini adalah undang-undang termodinamik kedua, yang tidak termasuk kecekapan seratus peratus proses tenaga. Setelah terbentuk di dalam sel, radikal merosakkan struktur dalamannya, serta membran mitokondria itu sendiri, yang meningkatkan kebocoran. Akibatnya, terdapat lebih banyak spesies oksigen reaktif, dan secara beransur-ansur mereka memusnahkan sel. Apa yang kita panggil penuaan sedang berlaku. Sistem perlindungan terhadap spesies oksigen reaktif berfungsi dengan baik, tetapi radikal individu, yang tidak sempat berinteraksi dengan enzim antioksidan, terus menerus melaluinya. Sebab untuk masalah ini adalah undang-undang termodinamik kedua, yang tidak termasuk kecekapan seratus peratus proses tenaga. Setelah terbentuk di dalam sel, radikal merosakkan struktur dalamannya, serta membran mitokondria itu sendiri, yang meningkatkan kebocoran. Akibatnya, terdapat lebih banyak spesies oksigen reaktif, dan secara beransur-ansur mereka memusnahkan sel. Apa yang kita panggil penuaan sedang berlaku. Sistem perlindungan terhadap spesies oksigen reaktif berfungsi dengan baik, tetapi radikal individu, yang tidak sempat berinteraksi dengan enzim antioksidan, terus menerus melaluinya. Sebab untuk masalah ini adalah undang-undang termodinamik kedua, yang tidak termasuk kecekapan seratus peratus proses tenaga. Setelah terbentuk di dalam sel, radikal merosakkan struktur dalamannya, serta membran mitokondria itu sendiri, yang meningkatkan kebocoran. Akibatnya, terdapat lebih banyak spesies oksigen reaktif, dan secara beransur-ansur mereka memusnahkan sel. Apa yang kita panggil penuaan sedang berlaku.undang-undang termodinamik kedua, yang tidak termasuk kecekapan seratus peratus proses tenaga. Setelah terbentuk di dalam sel, radikal merosakkan struktur dalamannya, serta membran mitokondria itu sendiri, yang meningkatkan kebocoran. Akibatnya, terdapat lebih banyak spesies oksigen reaktif, dan secara beransur-ansur mereka memusnahkan sel. Apa yang kita panggil penuaan sedang berlaku.undang-undang termodinamik kedua, yang tidak termasuk kecekapan seratus peratus proses tenaga. Setelah terbentuk di dalam sel, radikal merosakkan struktur dalamannya, serta membran mitokondria itu sendiri, yang meningkatkan kebocoran. Akibatnya, terdapat lebih banyak spesies oksigen reaktif, dan secara beransur-ansur mereka memusnahkan sel. Apa yang kita panggil penuaan sedang berlaku.
Kadar "penghantaran" radikal ke dalam sel juga meningkat di berbagai organ mamalia seiring bertambahnya usia organisma. Jumlah radikal bebas yang terbentuk di dalam sel, nampaknya, semakin besar, semakin tinggi tahap penggunaan oksigen, atau intensitas metabolisme. Ahli gerontologi Amerika R. Cutler dan rakan-rakannya menunjukkan bahawa jangka hayat haiwan dan manusia ditentukan oleh nisbah aktiviti superoxide dismutase terhadap kadar metabolisme. Menjadi jelas mengapa di beberapa spesies dengan tingkat pengeluaran tenaga yang tinggi, termasuk manusia, jangka hayat tidak sesuai dengan peraturan tenaga di permukaan Rubner. Tahap tinggi aktiviti superoksida dismutase melindungi manusia dan haiwan dengan metabolisme intensif dari penuaan pramatang.
Jawapan pada soalan
Teori penuaan baru memungkinkan untuk mencari penjelasan untuk beberapa fakta yang diketahui oleh ahli gerontologi, tetapi tetap tidak dapat difahami. Sebagai contoh, mengapa haiwan yang diberi makanan rendah kalori tetapi seimbang hidup lebih lama daripada yang diberi makanan yang cukup? Jawapannya jelas - kerana pemakanan yang terhad mengurangkan intensiti metabolisme dan, dengan itu, memperlambat pengumpulan kerosakan pada sel. Ketergantungan kadar penuaan pada suhu persekitaran pada haiwan yang tidak dapat mengatur suhu badan juga menjadi jelas. Suhu tinggi mengekalkan kadar metabolisme mereka tinggi. Oleh itu, lalat buah Drosophila menetas dari larva pada suhu 10 darjah dan berkembang menjadi serangga dewasa, bertambah tua dan mati dalam 177 hari, dan pada suhu 20 darjah - dalam masa 15 hari. Dalam cacing tanah, apabila suhu badannya meningkat dari 15 darjah hingga 30, penggunaan oksigen meningkat 2.5 kali. Pada masa yang sama, aktiviti superoxide dismutase meningkat sebanyak 28 peratus, tetapi jangka hayat cacing masih dipendekkan.
Jangka hayat wanita yang lebih lama berbanding lelaki (rata-rata 10 tahun) dikaitkan dengan kadar metabolisme yang lebih rendah pada separuh manusia yang cantik. Fenomena umur panjang di kawasan pergunungan juga dijelaskan oleh kadar metabolisme yang lebih rendah pada orang yang tinggal di udara tipis: kandungan oksigen di sana lebih sedikit daripada di dataran.
Ternyata sel-sel dalam tubuh manusia yang sama juga mempunyai jangka waktu yang berlainan: semakin banyak superoksida disutase dalam sel, semakin sedikit tahap kerosakan sel oleh spesies oksigen reaktif, semakin lama sel-sel hidup. Oleh itu, beberapa sel darah, misalnya, hidup selama beberapa jam, yang lain selama beberapa tahun.
Juga mungkin untuk menerangkan fenomena ingin tahu yang ditemui oleh para penyelidik sejak dulu: perubahan dalam badan semasa penuaan semula jadi serupa dengan tindakan radiasi pengion. Sebabnya menjadi jelas: bagaimanapun, apabila terkena radiasi, air terurai dengan pembentukan spesies oksigen reaktif, yang mulai merosakkan sel.
Semua ini memungkinkan untuk mengembangkan strategi untuk mencari agen anti-penuaan. Sebagai contoh, adalah mungkin untuk meningkatkan kehidupan haiwan makmal sebanyak satu setengah kali dengan memasukkan antioksidan kuat ke dalam makanan mereka. Antioksidan seperti superoksida dismutase, yang merupakan enzim, semestinya berkesan. Pengenalan superoksida disutase ke dalam tubuh haiwan melindungi mereka dari kesan toksik oksigen dan meningkatkan jangka hayatnya. Ini memberi harapan bahawa antioksidan dapat digunakan dalam memerangi penuaan manusia. Mungkin, selepas beberapa ketika, orang tua akan mengambilnya dengan cara yang sama seperti vitamin untuk meningkatkan kesejahteraan mereka dan melambatkan proses penuaan.
