Penuaan bukanlah fakta kehidupan yang tidak dapat dielakkan - banyak haiwan telah menemui cara untuk menunda saat kematian. Petua mereka dapat membantu kita semua menikmati kehidupan yang panjang dan sihat. Contohnya, sekurang-kurangnya hingga dua ratus tahun. Bolehkah anda bayangkan ini? Saya adalah.
Hanya 30 tahun selepas penerbitan Moby Dick, sekumpulan ikan paus Alaska berusaha untuk menguasai raksasa lautan mereka sendiri. Sasaran mereka adalah paus bowhead jantan, mamalia kedua terbesar di Bumi.
Spesies ini terkenal dengan umur panjangnya yang luar biasa: menurut cerita rakyat Inuit, ikan paus ini hidup "dua nyawa manusia", dan juga dibebaskan dari kecapi kerana kekuatannya yang sangat besar.
Paus ini dipersenjatai dengan teknologi terkini, khususnya "bom tombak" yang meletup pada kesan menembus lapisan minyak ikan paus yang tebal. Namun, ini tidak cukup untuk mengalahkan ikan paus. Tiga serpihan tombak memukulnya di sisi, tetapi - seperti Moby Dick - dia melepaskan diri dan pergi dengan hanya luka cetek.
Paus terus berkeliaran tanpa 120 tahun lagi, hingga 2007, ketika sekumpulan ikan paus akhirnya menangkapnya. Dia malah menjumpai serpihan tombak yang masih ada di dalam minyak ikan paus.
Menurut pelbagai anggaran, ikan paus ini hidup sekurang-kurangnya 150 tahun, dan mungkin hingga 210 tahun. Selain kulit yang sedikit berkerut, lemak berlebihan, dan bekas luka, ikan paus menunjukkan sedikit kesan buruk dari jangka hayat yang panjang. Yang seterusnya, menarik bagi doktor yang mengkaji penuaan.
"Mereka hidup lebih lama daripada manusia, tetapi mereka hidup di alam liar tanpa pergi ke doktor atau menikmati manfaat masyarakat manusia," kata João Pedro de Magalhaes dari University of Liverpool. "Oleh itu, mereka mesti dilindungi secara semula jadi dari penyakit pada usia tua."
Video promosi:
Dengan mengkaji ikan paus dan makhluk hidup yang sangat lama ini, de Magalhaes dan rakan-rakan berharap kita dapat menemui ubat-ubatan baru yang akan memperlambat kerosakan tubuh manusia dan melambatkan kematian.
"Penuaan adalah misteri, kita tahu sedikit tentang proses biologi yang berkaitan dengannya, dan tetap menjadi punca penderitaan dan kematian di dunia moden," kata de Magalhaes. "Sekiranya kita dapat menangguhkannya walaupun untuk sementara waktu, itu akan menjadi keajaiban yang belum pernah terjadi sebelumnya bagi seseorang."
Vadim Gladyshev dari Universiti Harvard bersetuju dengannya. "Ini adalah masalah biologi penting, kerana kebanyakan penyakit manusia kronik berpunca dari penuaan. Ilmu bioperubatan diatur untuk memusatkan perhatian pada penyakit tertentu seperti barah, Alzheimer atau diabetes,”katanya. "Tetapi jika anda menangguhkan penuaan, anda juga dapat menunda semua penyakit yang berkaitan dengannya."
Pelbagai faktor dikaitkan dengan penuaan. Pertama, persekitaran: tidak ada yang dapat hidup dalam gelembung, jadi DNA dan kejuruteraan molekul kita perlahan-lahan rosak oleh bahan kimia berbahaya atau radiasi. Walaupun sel kita mempunyai alat untuk diperbaiki, akhirnya pemusnahan menjadi terlalu luas, membawa kepada mutasi, dan sel tumbuh menjadi tumor.
Kita juga dapat menyelesaikan masalah dengan metabolisme kita sendiri: seperti kompor perlu dibersihkan secara berkala, sel kita menghasilkan banyak sisa ketika tenaga dibakar. Bahan buangan bertambah dari masa ke masa dan boleh mengganggu proses biologi penting. "Jumlah kerosakan terkumpul dan tubuh tidak dapat mengatasinya," kata Gladyshev.
Akhirnya, badan berhadapan dengan masalah regenerasi organ: setiap kromosom mempunyai sekumpulan DNA di hujung yang disebut telomeres, yang berperilaku seperti hujung plastik pada tali untuk mencegahnya merebak.
Telomere menjadi lebih pendek setiap kali sel membelah, sehingga akhirnya menjadi pendek sehingga sel tidak berfungsi atau mati. Dengan hasil ini, kita menjadi rentan terhadap pelbagai penyakit.
Menagerie Methuselah
Semua petunjuk adalah bahawa kekuatan yang tidak dapat ditahan mendorong kita mati - tetapi beberapa bukti menunjukkan bahawa terdapat brek yang dapat melambatkan proses ini. Sebagai contoh, ubat diabetes yang biasa, metformin, boleh melambatkan penuaan sedikit pada tikus.
Dan perubahan sederhana dalam satu gen yang terlibat dalam metabolisme sel pada annelid dapat memperpanjang umurnya; dan sementara perubahan yang sama tidak mungkin dapat membantu organisma yang lebih kompleks, semua ini menunjukkan bahawa penuaan cukup terkawal. "Penuaan sangat fleksibel dan terkawal," kata de Magalhaes.
Para saintis seperti Magalhaes dan Gladyshev mencari calon lain, menggunakan mafusaili sebenar sebagai pemimpin (Methuselah adalah watak alkitabiah yang paling lama hidup).
Di antara mamalia sahaja, jangka hayatnya sangat berbeza, dari tikus, yang hidup tidak lebih dari enam bulan, hingga paus bowhead, yang hidup lebih dari dua ratus tahun. Untuk beberapa sebab, pemilihan semula jadi mendorong makhluk-makhluk tertentu untuk mengembangkan ramuan hidup mereka sendiri.
"Metformin memanjangkan umur tikus sedikit, tetapi apabila anda melihat makhluk yang berbeza, kemampuan pemilihan semula jadi untuk meningkatkan umur panjang jauh lebih hebat," kata de Magalhaes. "Mereka kemungkinan besar akan mengembangkan mekanisme yang memanjangkan usia, menentang barah dan penyakit yang berkaitan dengan usia."
Dan masing-masing dapat meningkatkan ubat kita. Atau, seperti yang dinyatakan oleh Gladyshev, “alam mengubah jangka hayat sepanjang masa, satu-satunya persoalan adalah bagaimana ia melakukannya. Bolehkah kita dipandu oleh mekanik ini, sehingga memperpanjang jangka hayat orang?"
Makhluk yang paling menarik adalah antara centenarian yang istimewa; spesies tertentu dapat hidup, nampaknya, bahkan saudara terdekat. Dan mereka tidak selalu megah seperti paus bowhead.
Dengan kulitnya yang berkerut dan tidak berbulu, tikus tahi lalat sama sekali tidak kelihatan seperti kanak-kanak di poster promosi kesihatan - tetapi hidup hingga 30 tahun, jauh lebih daripada 2-3 tahun yang mampu dimiliki oleh tikus biasa.
Selain itu, tikus tahi lalat sangat tahan terhadap barah - tidak ada satu pun kes barah yang dapat dikenal pasti dalam ribuan tikus tahi lalat individu yang dikaji di makmal. Walaupun dimandikan dengan karsinogen yang kuat, mereka tetap kebal terhadap barah.
Ini dapat dijelaskan sebahagiannya oleh fakta bahawa sel-sel mereka berhenti tumbuh ketika menjadi terlalu padat - mekanisme ini menghentikan pendaraban tumor dan pertumbuhannya terkawal. Dan nampaknya ia berasal dari versi "berat" bahan kimia yang dikenali sebagai asid hyaluronik.
Molekul ini adalah bahagian dari perancah yang mengelilingi sangkar, dan pada mulanya mungkin terlibat dalam mengembangkan keanjalan kulit tikus tahi lalat untuk memudahkannya memerah melalui liang yang ketat.
Hari ini nampaknya merupakan sebahagian daripada sistem isyarat yang menghentikan sel daripada berkembang biak secara tidak terkawal. Dengan kata lain, walaupun mutasi membenarkan pembentukan tumor, hyaluron menghentikan perkembangannya lebih lanjut.
Gladyshev juga mempelajari kelelawar Brandt, makhluk kecil yang hidup selama lebih dari 40 tahun walaupun beratnya lebih sedikit daripada seketul gula halus. "Mengingat ukurannya, ini adalah kes yang paling ekstrem," kata Gladyshev.
Dia menjumpai mutasi yang tidak biasa di sekitar reseptor pada tikus yang menjadi penyebab pertumbuhan hormon dan faktor pertumbuhan seperti insulin - perubahan yang dapat mendorong kita untuk memikirkan bagaimana mengawal metabolisme pada haiwan, membatasi kerosakan yang biasanya timbul seiring bertambahnya usia.
Adakah ikan paus yang memecahkan rekod akan mendapat petunjuk seperti itu? Ukuran paus yang besar - panjang 20 meter dan berat hingga ratusan tan - menimbulkan beberapa masalah unik yang menarik bagi ahli biologi seperti Magalhaes dan Gladyshev. Sebagai contoh, jika sel-selnya membakar tenaga pada kadar yang sama dengan sel tikus, kelebihan haba akan mendidih air di sekitarnya, sehingga evolusi menghasilkan metabolisme yang perlahan dan suhu badan yang rendah di paus.
Tubuh yang begitu besar juga mendedahkan anda kepada risiko barah yang besar, berkat matematik sederhana: semakin banyak sel yang anda miliki, semakin tinggi kemungkinan anda mengalami mutasi berbahaya. (Sebenarnya, satu kajian bahkan mendapati bahawa orang tinggi cenderung untuk menghidap barah daripada orang yang pendek, sebab ini.)
Dan masalahnya bertambah buruk jika anda hidup lebih lama, anda mengalami "pembahagian sel yang lebih banyak, jadi kemungkinan kanser meningkat secara mendadak," kata Leonard Nanny dari University of California, Riverside, yang mengkaji evolusi kanser.
Zoo abadi
Adakah makhluk boleh hidup selama-lamanya?
Paus bowhead dapat hidup lebih lama dari dua abad, menjadikannya mamalia tertua. Tetapi bagaimana ini dibandingkan dengan jenis organisma lain? Kajian mengenai biji pinus bristlecone, yang hidup hingga 4.700 tahun, tidak mendedahkan adanya mutasi sel tertentu yang mungkin berkembang dari masa ke masa.
Haiwan kolonial seperti karang dapat hidup selama lebih dari 4,000 tahun. Tetapi polip individu tidak akan bertahan lebih dari beberapa tahun.
Kerang lombong dianggap sebagai haiwan kesendirian tertua. Hati panjang lautan ini berusia 507 tahun ketika ahli biologi mengambilnya dari perairan pantai berhampiran Iceland pada tahun 2006.
Berdasarkan kadar perkembangan barah manusia, semua ikan paus besar harus dipenuhi tumor sebelum dilahirkan - tetapi mereka terus hidup dan hidup. Fakta ini dikenali sebagai "Peto paradoks" dan menunjukkan bahawa ikan paus, seperti tikus tahi lalat telanjang, memiliki tipu daya evolusi yang licik di lengan baju mereka untuk mengatasi mutasi berbahaya.
Sekiranya anda meletakkannya dalam konteks haiwan lain, mereka akan hidup lama. Mereka mesti mempunyai beberapa mekanisme untuk menekan pertumbuhan tumor, yang tidak kita miliki.
Mekanisme inilah, dan lebih-lebih lagi, yang cuba dicari oleh Magalhaes dengan mengintip genom paus. Pada mulanya, dia cuba bereksperimen dengan kain. Dan akhirnya dia menemui pasukan yang telah menjalin hubungan dengan pemburu Inuit.
Untuk mengekalkan tradisi mereka, masyarakat pribumi di sekitar Kutub Utara menangkap dan membunuh sejumlah besar ikan paus bowhead setiap tahun. Walaupun pada awalnya mencurigakan orang luar, pemburu akhirnya bersetuju untuk membantu para saintis mengambil sebahagian tisu dari mangsa.
Walaupun setelah mengumpulkan bahan tersebut, kumpulan itu berhadapan dengan tugas penjujukan genetik yang luar biasa. Memandangkan jumlah data yang besar, tugas itu serupa dengan memotong beratus-ratus atau ribuan salinan Moby Dicks dan kemudian menyusun urutan individu dalam urutan yang bermakna.
Hasilnya adalah serangkaian penemuan yang dapat membuka jalan untuk perubatan masa depan. Para saintis melihat minat khusus terhadap perubahan gen yang disebut ERCC1. Gen ini terkenal dengan pengekodan alat molekul yang dapat menampal bahagian kecil genom yang rosak. Nampaknya satu mutasi pada ikan paus bowhead melangkah lebih jauh dan mungkin mencegah pengumpulan mutasi berbahaya yang menyebabkan barah.
Para saintis juga menemui perubahan dalam gen PCNA, yang terlibat dalam percambahan sel. Ini memberi kod untuk protein yang bertindak sebagai sejenis penjepit yang menghubungkan mesin molekul yang mencetuskan replikasi DNA. Ikan paus Bowhead mempunyai kawasan gen yang digandakan, dan mutasinya nampaknya membantu berinteraksi dengan bahagian lain alat pembaikan DNA.
Para saintis telah menyatakan bahawa perubahan yang satu ini dapat memprovokasi pertumbuhan sel tanpa kerosakan yang terjadi selama bertahun-tahun. Mengingat penyesuaian penting lain, ini dapat membantu ikan paus mengurangkan tekanan selular, yang seterusnya dapat menyebabkan kehidupan mamalia yang panjang.
Tanda umur panjang
Di seberang Atlantik, di Harvard, Gladyshev baru-baru ini menjalankan kajiannya sendiri mengenai "transkripome" ikan paus bowhead; bukan hanya dengan mengkaji gen, tetapi juga dengan mengkaji aktiviti mereka. Sekiranya anda melihat bahawa gen tertentu sangat aktif, anda tahu bahawa gen juga boleh memainkan peranan penting dalam penuaan. Saintis menemui jenis perubahan yang sama dalam sistem isyarat insulin yang dia perhatikan pada kelawar Brandt.
"Mungkin ini adalah bagaimana perubahan metabolisme sel, entah bagaimana ia menjadi lama. Namun, penemuan ini memerlukan analisis yang teliti. " Hasilnya membawa kepada "tanda umur panjang", menurut saintis itu, dan oleh itu dapat digunakan dalam penyelidikan lebih lanjut.
Penemuan ini telah menarik perhatian tokoh-tokoh utama dalam perubatan. Francis Collins, pengarah Institut Kesihatan Nasional AS kagum, menulis bahawa karya Gladyshev membawa kita "tepat ke ambang penemuan baru mengenai kesihatan dan umur panjang."
Di luar ambang ini, kita dapat menemui banyak kemungkinan cara untuk memperbaiki rawatan kita. Gladyshev berpendapat bahawa kita dapat melihat apakah beberapa jenis diet atau senaman dapat membantu tubuh kita mengembangkan jangka hidup seperti ikan paus.
Sebagai contoh, ada yang berpendapat bahawa puasa, atau "pembatasan kalori," memperlambat proses penuaan, dan akan menarik untuk membandingkan perubahan metabolik untuk melihat apakah mereka menyerupai yang memungkinkan ikan paus hidup begitu lama. Dalam pengertian ini, paus bowhead boleh menjadi panduan hidup kita yang panjang dan bahagia.
Sebagai tambahan, makhluk yang berumur panjang ini dapat memberi inspirasi kepada kita untuk rawatan yang lebih radikal. Langkah pertama, kata de Magalhaes, adalah untuk mengembangkan tisu manusia dengan mutasi yang dilihat pada ikan paus bowhead, kelelawar Brandt dan tikus tahi lalat.
"Jika kita mengubah protein manusia untuk menyerupai haiwan, kita dapat melihat perubahan dalam DNA," katanya. "Dan saya ingin mengambil gen paus bowhead dan memasukkannya ke tikus untuk melihat apakah mereka hidup lebih lama."
Selepas ujian awal ini, rintangan seterusnya adalah mencari jalan untuk membuat perubahan yang sama dalam tubuh manusia yang sangat kompleks, mungkin dengan ubat-ubatan yang meniru kesan genetik.
Dalam beberapa kes, organisma seperti ragi dapat diubahsuai secara genetik untuk menumbuhkan protein yang berminat pada tong besar yang akan membersihkan diri untuk kegunaan manusia, atau ubat didapati dapat meniru kesan ini.
Pada masa akan datang, terapi gen mungkin membolehkan kita memperbaiki DNA orang yang hidup; kita dapat meminjam mutasi genetik dari ikan paus bowhead yang telah mereka hasilkan selama berjuta-juta tahun. Mengingat kemajuan terapi gen baru-baru ini, "tidak ada alasan untuk berfikir bahawa ini mustahil."
Jelas, perkara yang paling sukar adalah di hadapan. Walaupun kita relatif berkait rapat dari perspektif evolusi, apa yang berfungsi untuk tikus paus atau tahi lalat telanjang mungkin berfungsi secara terhad atau tidak sama sekali untuk tubuh manusia.
"Anda selalu dapat mencari cara yang berbeza di mana organisma yang berlainan menekan kanser - tetapi sama ada ia akan berguna secara terapeutik, anda tidak dapat mengetahui terlebih dahulu," kata Nanni.
Tindak balas semula jadi terhadap kanser dikembangkan melalui "proses bahagia", di mana penyelesaian unik berpunca dari keadaan unik setiap organisma individu. Dengan semua ini, dia mengalu-alukan pendekatan baru untuk mencari jalan penyelesaian.
"Saya rasa ahli biologi barah mulai memahami bahawa menggabungkan idea evolusi akan menjadi usaha yang bermanfaat."
De Magalhaes dan Gladyshev tidak mempunyai khayalan mengenai kerumitan jalan - tetapi mereka tidak putus asa. "Sejarah penuh dengan tuntutan oleh pakar yang menganggap beberapa perkara mustahil dan akhirnya salah," kata de Magalhaes.
Fikirkan keadaan perubatan 120 tahun yang lalu, ketika beberapa paus bowhead hari ini hanya kanak-kanak. Pada masa itu, jangkitan yang mengancam nyawa adalah perkara biasa. Hari ini antibiotik digunakan untuk merawatnya dengan jayanya.
Pada akhirnya, de Magalhaes melihat penuaan sebagai penyakit utama - penyakit yang dapat disembuhkan dengan sendirinya.
"Kami tidak hanya memanjangkan kebobrokan," katanya. "Kami mahu kanak-kanak berusia 70 tahun mempunyai kesihatan 50 tahun - itulah tujuannya."
Mungkin pada tahun 2120 kita akan melihat kembali dengan hairan pada langkah pertama menuju matlamat ini.
