Kemenangan atas penuaan adalah impian manusia yang telah lama wujud. Walau bagaimanapun, para saintis, walaupun terdapat banyak kajian, masih belum sepenuhnya memahami mengapa, dengan usia, fungsi tubuh secara beransur-ansur terganggu, dan organ-organ gagal. "Lenta.ru" bercakap mengenai pekerjaan baru yang menjelaskan kemustahilan pemuda abadi dalam realiti moden.
Salah satu penemuan terpenting dalam biologi penuaan manusia dibuat lebih dari 50 tahun yang lalu. Pada tahun 1961, seorang profesor anatomi di University of California, Leonard Hayflick, mendapati bahawa sel manusia mati setelah kira-kira 50 bahagian, dan ketika mereka mendekati titik itu, mereka menunjukkan tanda-tanda penuaan. Fenomena ini dikaitkan dengan pemendekan telomeres - hujung kromosom yang melindungi bahagian penting DNA daripada kerosakan. Apabila telomer hilang sepenuhnya, sel memulakan mekanisme pemusnahan diri.
Walaupun pemendekan telomere masih diyakini oleh beberapa aktivis anti-penuaan sebagai penyebab utama penurunan fungsi tubuh dan kematian seterusnya, para saintis telah mengemukakan teori lain. Sebagai contoh, pengumpulan mutasi secara beransur-ansur dalam DNA, pengaturcaraan evolusi, atau pengaruh radikal bebas. Walaupun sudah hampir setengah abad berlalu sejak penemuan had Hayflick, masih belum ada pemahaman penuh tentang apa sebenarnya yang menjadikan organisma hidup bertambah tua.
Pakar Gerontologi Brett Augsburger dari Auburn University di Amerika Syarikat telah mengembangkan pendekatan baru untuk menjelaskan penyebab penuaan. Dalam makalahnya, cetakan yang diterbitkan di repositori bioRxiv.org, dia menyarankan bahawa kunci untuk menyelesaikan masalah itu adalah termodinamik nokleibrium, yang menggambarkan sistem yang tidak berada dalam keseimbangan termodinamik. Menurut saintis itu, jangka hayat bergantung pada kadar kemusnahan molekul biologi dan kehilangan maklumat yang tidak dapat dielakkan. Menjadi jelas mengapa kemenangan terhadap penuaan tidak mungkin dilakukan dalam waktu terdekat: undang-undang fizikal asas menjadikan kehausan badan tidak dapat dielakkan.
Pendekatan baru menerangkan beberapa paradoks yang muncul dalam model penuaan yang lain, dan juga menunjukkan kelemahan asas dalam teori soma pakai buang, yang diusulkan pada tahun 1977 oleh ahli biologi Inggeris Thomas Kirkwood.
Teori soma pakai mengandaikan bahawa tubuh mesti mempunyai sejumlah tenaga untuk mengekalkan metabolisme, pembiakan, pemulihan dan fungsi lain. Oleh kerana jumlah makanan selalu terhad, anda harus berkompromi. Oleh kerana mekanisme yang bertanggungjawab untuk pertumbuhan semula tidak menerima tenaga yang mencukupi, tubuh mula bertambah tua. Sebilangan pakar percaya bahawa sumber yang membatasi adalah masa, bukan tenaga. Menurut sudut pandang ini, untuk setiap organisma terdapat jangka waktu kehamilan yang optimum, ketika keturunan akan paling sesuai. Namun, ini membatasi masa yang dapat anda luangkan untuk pertumbuhan dan perkembangan. Oleh itu, kadar perkembangan dan tempoh kehamilan dipengaruhi oleh pemilihan semula jadi. Mempercepat kehamilan menghadkan masasisihkan untuk memperbaiki kerosakan sel. Ini seterusnya menyebabkan pengumpulan kecacatan dan penurunan jangka hayat dibandingkan dengan organisma dengan tempoh kehamilan yang panjang.
Kromosom dengan telomer
Video promosi:
Imej: Program Genom Manusia Jabatan Tenaga AS
Undang-undang termodinamik kedua menganggap bahawa sebarang bentuk tenaga cenderung masuk ke keadaan yang kurang teratur - dengan kata lain, menghilang di angkasa. Mana-mana sistem bukan keseimbangan, termasuk organisma hidup, akan mengubah tenaga dengan cara ini sehingga titik keseimbangan tercapai - dalam kes ini, keadaan kematian. Banyak makhluk dapat menahan peralihan ke keadaan keseimbangan yang cukup lama untuk berkembang dan berkembang biak. Untuk spesies yang berbeza, masa ini memakan masa dari beberapa jam hingga beberapa dekad.
Had Hayflick, mengehadkan pembahagian sel somatik
Dalam organisma hidup, jauh dari keadaan keseimbangan termodinamik, tenaga bebas tertumpu dalam ikatan kimia biomolekul besar. Ini memungkinkan untuk meneruskan berbagai proses, dari membongkar protein dan menguraikan DNA hingga hidrolisis, pengoksidaan dan metilasi. Auxburger memodelkan sistem yang menunjukkan bahawa biomolekul pasti akan merosot, mengakibatkan pembuangan tenaga. Lebih-lebih lagi, setiap proses yang berlaku di dalam badan menyumbang kepada pendekatan ke keadaan keseimbangan, termasuk penghasilan impuls elektrik.
Penulis karya ini sampai pada kesimpulan bahawa mekanisme pemulihan molekul tidak menjamin bahawa maklumat yang terkandung dalam DNA akan disimpan dalam sel individu, oleh itu ia pasti akan berkurang. Akibatnya, daya hidup organisma juga berkurang. Memandangkan sel-sel dipengaruhi oleh sejenis pemilihan semula jadi, maka disebabkan oleh mutasi dalam DNA, situasi dapat timbul ketika sel-sel individu (membahagi akibat mitosis) memperoleh kelebihan daripada sel-sel lain, yang tidak semestinya bermanfaat bagi orang secara keseluruhan. Mengeluarkannya dapat melambatkan kesan negatif, tetapi lama-kelamaan, semakin banyak sel akan menjadi cacat. Oleh itu, jika badan hidup cukup lama, ia tidak hanya dapat menjadi tua, tetapi lambat laun ia diserang barah.
Tikus tahi lalat, seperti banyak haiwan, menghidap barah.
Foto: Roman Klementschitz / Wikipedia
Spesies haiwan tertentu, seperti tikus tahi lalat (Heterocephalus glaber), tidak dipercayai menghidap barah. Walau bagaimanapun, pendapat ini salah, kerana memerlukan masa untuk tumor ganas muncul. Sebuah artikel baru-baru ini diterbitkan di mana para saintis menerangkan tentang kes barah pertama di H.glaber.
Pencarian gen umur panjang tidak berguna dalam pengertian bahawa mengeditnya menggunakan kaedah kejuruteraan genetik tidak akan memanjangkan usia organisma yang kompleks seperti manusia. Selain itu, manipulasi seperti itu boleh memudaratkan, jadi penulis menasihatkan untuk menjauhkan diri dari pendekatan yang memfokuskan pada menjalin hubungan antara gen dan tanda-tanda penuaan tertentu. Paling baik, gen mewakili sekumpulan faktor yang tidak lengkap dalam umur panjang.
Apa cara untuk mengatasi penuaan? Sangat kompleks dan di luar kemampuan bioteknologi moden. Oleh kerana proses usia adalah konsekuensi dari undang-undang asas, masih tidak realistik untuk menghilangkan sebab-sebab yang mendasari penuaan. Pendekatan yang berkesan dalam kes ini ialah penciptaan perpustakaan DNA, yang menyimpan maklumat mengenai gen yang utuh. Berdasarkan asasnya, sel stem muda dapat disintesis untuk transplantasi menjadi organisma lama. Menurut Auxburger, kaedah seperti itu lebih berkesan daripada kaedah yang ada.
Alexander Enikeev
