Estamos envelhecendo por um motivo, mas como resultado de um programa biológico especial. Mas no mundo existe um rato-toupeira pelado africano, um animal parecido com um camundongo que não consegue envelhecer.
Os cientistas descobriram por que as pessoas envelhecem, mas as escavadeiras não.
Aqui está o que Jared Sluyter escreveu sobre isso:
A vida de um indivíduo separado, um indivíduo separado de uma espécie biológica, é uma coisa muito valiosa, mas há coisas que são ainda mais importantes. Ou seja, a própria vista. Isto é, de fato, o conjunto completo de genes (isso se chama genoma) que está contido em cada indivíduo dessa espécie e, de fato, determina o que é.
É mais correto considerar quaisquer criaturas vivas simplesmente como um receptáculo temporário para os genes que receberam de seus pais e transmitiram aos filhos. Pela primeira vez, de forma explícita, tal ideia foi formulada, provavelmente, por Richard Dawkins em seu famoso livro "O Gene Egoísta".
Via de regra, os interesses do genoma e de seu portador temporário (criatura viva) coincidem. Mas às vezes isso não acontece. E então fica imediatamente claro quem é o chefe - é claro, o genoma.
Se o genoma de uma espécie está em perigo ou a espécie apenas precisa se desenvolver, então o portador pode ser sacrificado com segurança - as próximas gerações “darão à luz uma nova”.
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Como resultado, estou certo de que os genomas da maioria (senão de todos) os seres vivos contêm programas prejudiciais especiais. Dos quais as próprias criaturas não têm nada de bom, mas que são necessários para o desenvolvimento da espécie. Em primeiro lugar, programas de morte que garantam a mudança de gerações e, consequentemente, a evolução. E às vezes são arranjados de forma “rápida” - por exemplo, em plantas anuais, que morrem, mortas pelas próprias sementes após amadurecerem, e às vezes - de forma “lenta”. E o programa de suicídio lento mais desagradável é o programa de envelhecimento. O que faz com que muitas espécies, incluindo você e eu, “se deteriorem” com a idade e, por fim, morram.
O fato de estarmos envelhecendo por uma razão, mas como resultado da atividade de um programa biológico especial, não é algo óbvio e requer prova. Tentei construí-lo "por contradição", mostrando um exemplo de um animal que desligou o programa de envelhecimento por conta própria. Porque ele não precisa mais acelerar tanto a própria evolução - ele já é bom! Este, como você e eu, é um mamífero, um parente bastante próximo de um rato comum - um roedor africano, um rato-toupeira pelado! Se um rato viver 2 a 3 anos, conseguir envelhecer completamente durante esse período e morrer de velhice, o rato-toupeira viverá mais de 30 anos e, se às vezes mostrar alguns sinais de envelhecimento, geralmente não são fatais. A maioria dos biólogos concorda que o rato-toupeira pelado é um animal sem idade (bem,ou mais cientificamente, um animal com envelhecimento insignificante).
E agora, em nossa série, é chegado o momento de responder à principal "questão sobre os escavadores": como ele fez isso? Como ele desligou o envelhecimento ??!
Alguns anos atrás, eu não teria nada a dizer sobre esse assunto. Mas em 2017, em uma das revistas científicas mais prestigiadas do mundo, Physiological Reviews, conseguimos publicar um trabalho teórico explicando o fenômeno do não envelhecimento do rato-toupeira pelado. No final de 2017, uma versão em russo foi lançada.
Tudo começou, como sempre, com as mitocôndrias. Essas são pequenas usinas de energia que estão em cada célula e com as quais respiramos. Espero que haja um episódio separado de nossa série sobre eles. O estudo das mitocôndrias é a principal especialidade do acadêmico Vladimir Petrovich Skulachev. Na verdade, em seu laboratório no final dos anos 60 descobriu-se como funcionavam. Nos últimos 20 anos, o acadêmico, além das mitocôndrias, se interessou pelos problemas do envelhecimento e, claro, fez esforços titânicos para fazer um experimento com as mitocôndrias do rato-toupeira pelado. Devo observar que as mitocôndrias estão fortemente associadas ao envelhecimento, mas falaremos mais sobre isso na próxima série.
A pesquisa sobre as mitocôndrias do rato-toupeira pelado foi coroada de sucesso. No instituto do Zoológico de Berlim, experimentos foram realizados em ratos-toupeira, e um funcionário de Vladimir Skulachev, o famoso biólogo Mikhail Vysokikh, que havia chegado especialmente de Moscou para isso, conseguiu obter uma amostra do tecido de um rato-toupeira e medir vários parâmetros das mitocôndrias nesse tecido. Não havia nada de particularmente interessante neles, exceto por uma curva ligeiramente estranha mostrando a taxa de absorção de oxigênio pelas mitocôndrias (elas também respiram) sob certas condições.
Voltando a Moscou, Mikhail mostrou esta curva para o líder, a quem ela também lembrou algo, mas o que exatamente - eles não conseguiam se lembrar. Então, os biólogos quebraram a cabeça até mostrar o gráfico a outro colega, chefe do laboratório de bioenergia celular Boris Chernyak, que é conhecido por nunca esquecer de nada (bem, pelo menos se estiver relacionado com mitocôndrias, respiração e células vivas). Ele olhou e imediatamente disse - exatamente a mesma curva pode ser obtida registrando-se a respiração das mitocôndrias de filhotes de ratos recém-nascidos!
E aqui Vladimir Petrovich teve uma ideia. Capturá-lo tanto que ele fez as malas e foi a Berlim para olhar pessoalmente o rato-toupeira pelado.
O que ele encontrou? Que ele (o rato-toupeira) está nu. E você sabe com quem ele se parece por causa disso?
Olhe para a foto de um rato-toupeira pelado. E nas proximidades - nem mesmo escavadores. Estes são ratos recém-nascidos. Veja como eles são semelhantes? Em poucos dias, os filhotes vão crescer, se vestir de peles e se transformar em ratos normais. E os escavadores não. Ele permanecerá assim por toda a vida e permanecerá, por assim dizer, um recém-nascido.
Outras investigações mostraram que os ratos-toupeira têm mais de 40 sinais de "recém-nascido" ou "infantilidade" em comparação com os ratos. Aqui estão alguns deles:
- Baixo peso em comparação com outras espécies da família.
- Falta de cabelo (roedores sempre têm).
- Ausência de aurículas.
- Capacidade limitada de manter a temperatura corporal constante (como em mamíferos recém-nascidos).
- Altas habilidades cognitivas (curiosidade).
- Baixa susceptibilidade à dor.
- A capacidade dos neurônios de se regenerar e aumentar a vida útil dos neurônios.
- Sem declínio com a idade no nível de fator de crescimento semelhante à insulina 2 (IGF2).
- Sem diminuição com a idade nos níveis de superóxido dismutases 1 e 2, bem como da catalase.
- E também mais algumas dezenas de sinais externos, fisiológicos e bioquímicos.
Ou seja, verifica-se que o rato-toupeira interrompeu o programa de seu desenvolvimento individual no estágio de um roedor recém-nascido. Um fenômeno semelhante foi descrito anteriormente para, por exemplo, anfíbios, e é chamado de neotenia. Por uma questão de justiça, é preciso dizer que Vladimir Skulachev não foi o primeiro a chamar a atenção para o fato de que o rato-toupeira é um animal neotênico. Antes dele, isso foi notado por Richard Alexander em 1991 e alguns outros cientistas. Mas eles não associavam esse fenômeno à longevidade (Alexander simplesmente não sabia sobre o tempo de vida desses animais).
Preso na infância
O acadêmico Skulachev formulou uma ideia muito simples: se um rato-toupeira para no estágio de filhote, seu programa de desenvolvimento individual simplesmente não chega ao ponto em que é hora de começar a envelhecer. As crianças não envelhecem! Assim, temos a prova mais importante: o envelhecimento faz parte do programa de desenvolvimento e vida do corpo. O mesmo que nascimento, crescimento, maturação. E se todo esse programa for interrompido, envelhecerá também!
Foi o que aconteceu com os escavadores. Se isso acontecesse com uma espécie comum, ela desapareceria muito em breve, porque, na ausência de envelhecimento, sua evolução desaceleraria muito. E o escavador salvou sua eussocialidade. A vida no "modo formigueiro" revelou-se muito mais estável que ele pôde se dar ao luxo de desligar o envelhecimento como uma ferramenta evolucionária.
E parece que na evolução das espécies mais interessantes de criaturas biológicas para nós - o Homo sapiens - começou exatamente a mesma história que aconteceu com o rato-toupeira pelado. Você já percebeu que as pessoas são mais parecidas com … bebês macacos?
É possível prolongar a vida e permanecer jovem por muito tempo? Tudo é real, dizem os cientistas, porque em quinhentos anos, a expectativa de vida das pessoas quase triplicou. Ainda assim, por que estamos envelhecendo?
O que é envelhecimento?
O envelhecimento é geralmente chamado de processo biológico de diminuição gradual ou desligamento completo das funções vitais do corpo. Com o envelhecimento, o organismo não se adapta bem ao meio ambiente, diminui a capacidade de regeneração dos tecidos, adquire doenças e distúrbios metabólicos.
O resultado externo do envelhecimento é a flacidez muscular, rugas e cabelos grisalhos.
Claro, você pode fazer cirurgia plástica, usar maquiagem e ter um bom médico, mas não pode enganar sua idade. No entanto, você precisa saber - cada pessoa envelhece de maneira diferente, e esse é o mérito da própria pessoa. Há homens e mulheres na casa dos cinquenta que parecem lindos, e há quarenta anos que parecem ter "bem mais de cinquenta".
Teorias e hipóteses de envelhecimento
Ninguém sabe exatamente o motivo pelo qual estamos envelhecendo, e daí nascem hipóteses e especulações - mais ou menos apoiadas por dados científicos. Cada um deles tem apoiadores, mas, muito provavelmente, os verdadeiros motivos estarão na fusão de teorias.
Em primeiro lugar, o corpo está envelhecendo devido ao fato de que cada célula do corpo tem seu próprio programa - como e quantas vezes compartilhá-lo, substituindo "velhos" por "novos recrutas". Em cada uma das células, em média, essas substituições ocorrem cerca de setenta vezes.
A rapidez com que essas setenta vezes ocorrerão em cada uma das células depende do corpo e do metabolismo, da sua atitude para com o seu corpo. Se você não monitora sua saúde, não se alimenta bem e está exposto a fatores ambientais prejudiciais, as células do corpo têm que se renovar com mais frequência, seus recursos se esgotam mais rapidamente.
Por exemplo, a pele envelhece muito mais rápido com as queimaduras solares frequentes e intensas, quando adquire uma tonalidade chocolate e, principalmente, quando é queimada de sol forte e com queimaduras.
Outra razão para o envelhecimento é considerada o lançamento de um programa de autodestruição de células devido aos seus danos ativos por fatores ambientais e distúrbios internos. Uma célula danificada é potencialmente perigosa para o corpo por degeneração em tumor, portanto, os menores defeitos nas células são um começo para lançar um "sistema de limpeza", e às vezes isso é realizado com medidas muito drásticas, com a captura de todas as células vizinhas e a morte de áreas inteiras em tecidos ou órgãos.
De acordo com este princípio, danos ao fígado ocorrem com libação excessiva, danos aos brônquios e pulmões ao fumar, danos aos vasos sanguíneos na aterosclerose. Um princípio semelhante de morte celular funciona durante ataques cardíacos ou derrames - é a morte de células não viáveis.
Podem ser genes?
A teoria genética do envelhecimento está ganhando popularidade entre o mundo científico hoje, isso explicaria muito - tanto o lançamento de um certo número de divisões, e a morte de células quando danificadas, e até mesmo uma mudança no metabolismo com a idade.
Se pudermos isolar o gene do envelhecimento, agora que podemos combinar e alterar os genes, podemos cancelar a velhice. É verdade que a abolição da morte ameaça superpopular o planeta e sua destruição em poucos anos. Mas ninguém quer morrer!
Por que estamos envelhecendo?
Até que os genes sejam encontrados, propomos considerar as razões que o aproximam. A maioria deles é criada por nós mesmos.
Olhe atentamente para a sua vida - esta é uma série de tensões com esforço excessivo do sistema nervoso, problemas em casa e no trabalho, crianças com aulas e contusões, joelhos quebrados - tudo isso aumenta nossos cabelos grisalhos. O estresse enfraquece a imunidade e a saúde, perturba o sono - e a falta crônica de sono reduz significativamente a expectativa de vida. Portanto, se você quer viver muito tempo, aprenda a descansar e relaxar adequadamente.
Outras causas do envelhecimento prematuro são a diminuição da atividade física e quilos extras. Eles depositam gordura na região do coração e dos vasos sangüíneos, os rins e os intestinos flutuam com gordura - isso aumentará sua saúde e anos longos? Provavelmente é hora de reconsiderar seus hábitos alimentares, comer menos, fazer dieta, caminhar com mais frequência e praticar esportes.
Os vícios que encurtam nossa já curta vida também são os cigarros e o álcool, mesmo os fracos. Acredita-se que, com um cigarro, a vida seja oito minutos mais curta. Calcule quanto tempo de sua vida você já desperdiçou? E tomar mais de um copo de vinho seco por dia é menos 24 horas da sua vida e menos mil células do fígado, vale a pena o duvidoso prazer da sua saúde?
Outro "assassino" do seu corpo é … o açúcar, esse pó cristalino doce é tão prejudicial quanto o cigarro. Afinal, nós o consumimos muito mais do que o necessário fisiologicamente. No entanto, você não deve substituí-lo por adoçantes - eles são ainda mais prejudiciais.
Claro, radiação solar, raios ultravioleta, ar poluído e metais pesados nele e na água também afetam, entretanto, toda essa influência é insignificante em comparação com nossos próprios "experimentos" no corpo. Você precisa pensar sobre isso - a maioria das causas do envelhecimento depende principalmente de nós.
Ocasionalmente, há pessoas a quem as leis e regulamentos comuns não se aplicam - elas podem ficar sem dormir, não se infectam com infecções perigosas durante as epidemias mais terríveis. Porém, não existe pessoa que não esteja sujeita ao envelhecimento. Todas as coisas vivas envelhecem, são destruídas e perecem. E mesmo a natureza inanimada: edifícios, pedras, pontes e estradas - também gradualmente se deterioram e caem em ruínas. Obviamente, o envelhecimento é um certo processo obrigatório, comum para a natureza viva e inanimada.
Em 1865, o físico alemão R. Clausis lançou luz pela primeira vez sobre as causas subjacentes desse fenômeno. Ele postulou que todos os processos na natureza procedem de forma assimétrica, unidirecional. A destruição acontece por si só, e a criação requer gasto de energia. Devido a isso, a entropia está constantemente crescendo no mundo - a depreciação da energia e o caos aumentam. Essa lei fundamental das ciências naturais também é chamada de segunda lei da termodinâmica. Segundo ele, para a criação e existência de qualquer estrutura é necessário um influxo de energia de fora, uma vez que a própria energia tende a se dissipar no espaço (esse processo é mais provável do que a criação de estruturas ordenadas). Os organismos vivos pertencem a sistemas termodinâmicos abertos: as plantas absorvem a energia solar e convertem-na em compostos orgânicos e inorgânicos,os organismos animais decompõem esses compostos e, assim, obtêm energia para si próprios. Ao mesmo tempo, os seres vivos encontram-se em equilíbrio termodinâmico com o meio ambiente, aos poucos dão ou dissipam energia, fornecendo entropia ao espaço mundial.
Descobriu-se, porém, que a existência de organismos vivos não se esgota completamente pela segunda lei da termodinâmica. Os padrões de seu desenvolvimento são explicados pela terceira lei da termodinâmica, fundamentada pelo notável cientista belga I. Prigozhin, um nativo da Rússia: o excesso de energia livre absorvida por um sistema aberto pode levar à auto-complicação do sistema. Existe um certo nível de complexidade, abaixo do qual o sistema não pode reproduzir sua própria espécie.
Os organismos vivos, em certo sentido, resistem ao crescimento da entropia e do caos no Universo, formando estruturas cada vez mais complexas e acumulando informações. Esse processo é o oposto do processo de envelhecimento. Essa luta com a entropia é possível, aparentemente, devido à existência de um programa genético atemporal, que é reescrito repetidamente e transmitido às gerações futuras. Um organismo vivo pode ser comparado a um livro que é constantemente reimpresso. O papel em que o livro está escrito pode se desgastar e se deteriorar, mas seu conteúdo é eterno.
Bactéria imortal
Quando falamos sobre o fato de que todos os seres vivos estão sujeitos ao envelhecimento, cometemos uma imprecisão: há situações a que essa regra não se aplica. Por exemplo, o que acontece quando uma célula viva ou bactéria se divide ao meio durante a reprodução? Ele dá origem a duas outras células, que por sua vez se dividem novamente, e assim por diante, ad infinitum. A célula que deu origem a todo o resto não teve tempo de envelhecer, na verdade, permaneceu imortal. A questão do envelhecimento em organismos unicelulares e células em divisão contínua, como células reprodutivas ou tumorais, permanece em aberto. A. Weisman no final do século XIX criou uma teoria que postulava a imortalidade das bactérias e a ausência de envelhecimento nelas. muitos estudiosos concordam com isso hoje, enquanto outros questionam. Existem evidências suficientes para ambos.
E os organismos multicelulares? Afinal, a maioria de suas células não consegue se dividir constantemente, elas devem realizar algumas outras tarefas - fornecer movimento, nutrição, regulação de processos internos. Essa contradição entre a necessidade de especialização das células e a preservação de sua imortalidade foi resolvida pela natureza ao dividir as células em dois tipos. As células somáticas sustentam processos vitais no corpo e as células germinativas se dividem, garantindo a continuação do gênero. As células somáticas envelhecem e morrem, enquanto as células sexuais são praticamente eternas. A existência de organismos multicelulares enormes e complexos contendo trilhões de células somáticas, em essência, visa garantir a imortalidade das células germinativas.
Como ocorre o envelhecimento das células somáticas? O pesquisador americano L. Hayflick constatou que existem mecanismos que limitam o número de divisões: em média, cada célula somática é capaz de não mais de 50 divisões, e depois envelhece e morre. O envelhecimento gradual de todo o organismo se deve ao fato de que todas as suas células somáticas esgotaram o número de divisões que lhes foram atribuídas. Depois disso, as células envelhecem, se rompem e morrem.
Se as células somáticas violam essa lei, elas se dividem continuamente, reproduzindo suas novas cópias muitas vezes. Isso não leva a nada de bom - afinal, é assim que um tumor aparece no corpo. As células tornam-se "imortais", mas essa imortalidade imaginária acaba sendo comprada à custa da morte de todo o organismo.
De rato a elefante
O problema do envelhecimento está diretamente relacionado à questão das diferentes expectativas de vida em diferentes organismos. O fisiologista alemão M. Rubner, em 1908, foi o primeiro a chamar a atenção dos cientistas para o fato de que os grandes mamíferos vivem mais que os pequenos. Por exemplo, um rato vive 3,5 anos, um cachorro - 20 anos, um cavalo - 46, um elefante - 70. Rubner explicou isso por diferentes taxas metabólicas.
O gasto total de energia em diferentes mamíferos durante a vida é aproximadamente o mesmo - 200 kcal por 1 grama de massa. Segundo Rubner, cada espécie é capaz de processar apenas uma certa quantidade de energia - exaurida, ela morre. A taxa metabólica e o consumo total de oxigênio dependem do tamanho do animal e da área de superfície do corpo. A massa aumenta em proporção às dimensões lineares do corpo, tomadas em um cubo, e a área, em um quadrado. Um elefante precisa de muito menos energia para manter sua temperatura corporal do que um número igual de ratos por peso - a superfície corporal total de todos esses ratos será significativamente maior do que a de um elefante. Portanto, um elefante pode "pagar" uma taxa metabólica muito mais baixa do que um rato. Este alto gasto de energia no mouse leva ao fato de que esgota as reservas de energia alocadas a ele mais rapidamente,do que um elefante, e sua vida útil é muito mais curta.
Assim, existe uma relação inversa entre a taxa metabólica do animal e a duração de sua vida. Baixo peso corporal e alto metabolismo resultam em uma vida útil curta. Esse padrão foi chamado de regra de energia de superfície de Rubner.
Apesar da convincente simplicidade da regra descoberta por Rubner, muitos cientistas não concordaram com ele. Eles duvidaram que a regra explique as razões do envelhecimento de todos os organismos vivos - há muitas exceções. Por exemplo, uma pessoa não obedece a esta lei: seu gasto total de energia é muito alto e sua expectativa de vida é quatro vezes maior do que deveria ser com tal troca. Qual é a razão para isto? O motivo só recentemente ficou claro.
O oxigênio deve ser manuseado com cuidado
Há outro fator que determina a longevidade - é a pressão parcial do oxigênio. A concentração de oxigênio no ar é de 20,8%. Uma diminuição ou um aumento neste número só é possível dentro de limites estreitos, caso contrário, os organismos vivos morrem. É bem sabido que a falta de oxigênio é fatal para os vivos. Mas poucos estão cientes do perigo de seu excesso. O oxigênio puro mata animais de laboratório em poucos dias e, a uma pressão de 2 a 5 atmosferas, esse período é reduzido para horas e minutos. Portanto, esse gás não é apenas necessário para a vida, mas também pode ser um terrível veneno universal que mata todos os seres vivos. Muitos cientistas acreditam que a atmosfera da Terra no período inicial de seu desenvolvimento não continha oxigênio, e foi essa circunstância que contribuiu para o surgimento da vida em nosso planeta. De acordo com estimativas aproximadas de especialistas,A atmosfera rica em oxigênio da Terra foi formada há cerca de 1,4 bilhão de anos como resultado da atividade vital de organismos primitivos capazes de fotossíntese. Eles absorveram energia solar e dióxido de carbono e liberaram oxigênio. Sua existência criou as pré-condições para o surgimento de outros tipos de organismos vivos - aqueles que consomem oxigênio para respirar. No entanto, as criaturas vivas tiveram que tomar cuidado para neutralizar a toxicidade dessa substância.para neutralizar a toxicidade desta substância.para neutralizar a toxicidade desta substância.
A própria molécula de oxigênio e o produto de sua redução completa com hidrogênio - água - não são tóxicos. No entanto, a redução do oxigênio ocorre de forma que, em quase todas as etapas do processo, se formam produtos que danificam as células: radical ânion superóxido, peróxido de hidrogênio e radical hidroxila. Eles são chamados de espécies reativas de oxigênio. Organismos que utilizam oxigênio para a respiração, utilizando enzimas e catalisadores protéicos, impedem a produção dessas substâncias ou reduzem seus efeitos nocivos nas células.
Os bioquímicos americanos J. McCord e I. Fridovich em 1969 descobriram que o papel principal nessa proteção é desempenhado pela enzima superóxido dismutase. Esta enzima converte os radicais ânion superóxido em peróxido de hidrogênio e oxigênio molecular mais inofensivos. O peróxido de hidrogênio é imediatamente destruído por outras enzimas - catalase e peroxidases.
A descoberta do mecanismo de neutralização de espécies reativas de oxigênio forneceu uma chave para outros pesquisadores entenderem os problemas da radiobiologia, oncologia, imunologia e gerontologia. O pesquisador inglês D. Harman apresentou a chamada teoria dos radicais livres do envelhecimento. Ele sugeriu que as mudanças nas células relacionadas à idade são devidas ao acúmulo de danos causados pelos radicais livres - fragmentos de moléculas que têm um elétron desemparelhado e, portanto, têm atividade química aumentada. Esses radicais livres podem se formar nas células sob a influência da radiação, certas reações químicas e mudanças de temperatura. Mas a principal fonte de radicais livres no corpo é a redução da molécula de oxigênio. Portanto, podemos dizer que o envelhecimento em geral é consequência do efeito destrutivo e tóxico do oxigênio no corpo,que aumenta gradualmente com a idade.
Bioquímica do envelhecimento
Depois que ficou claro que a superóxido dismutase desempenha o papel de uma “enzima anti-envelhecimento” na célula, os pesquisadores se perguntaram se a atividade dessa enzima é a principal causa das mudanças relacionadas à idade e diferenças na expectativa de vida. Esperava-se que, com a idade, a atividade enzimática diminuísse e o efeito destrutivo do oxigênio aumentasse. Descobriu-se, entretanto, que a atividade da superóxido dismutase, na maioria dos casos, muda muito pouco com a idade.
O acúmulo de mudanças relacionadas à idade nas células depende da proporção de dois processos: a formação de radicais livres e sua neutralização. As "fábricas" de radicais livres são pequenos corpos alongados dentro da célula - mitocôndrias, suas estações de energia. D. Harman chamou essas estruturas de relógio molecular da célula: quanto mais rápido a produção de radicais nelas ocorre, mais rápido os ponteiros do relógio giram e menos tempo a célula tem para viver. Em espécies com vida curta, as mitocôndrias funcionam muito ativamente, mais radicais são formados e os danos às estruturas celulares se acumulam mais rapidamente, levando ao seu envelhecimento prematuro. Por exemplo, em uma mosca doméstica, as mitocôndrias produzem radicais 24 vezes mais intensamente do que em uma vaca. Os pesquisadores conduziram o experimento:As moscas foram mantidas em uma atmosfera de oxigênio puro (isso acelera significativamente o envelhecimento) e observam o que acontece com as mitocôndrias. O sistema de proteção contra espécies reativas de oxigênio funciona de forma bastante confiável, mas radicais individuais, que não tiveram tempo de interagir com enzimas antioxidantes, constantemente escapam por ele. A razão para este problema é aparentemente a segunda lei da termodinâmica, que exclui cem por cento de eficiência dos processos de energia. Uma vez formados na célula, os radicais danificam suas estruturas internas, bem como as membranas das próprias mitocôndrias, o que aumenta o vazamento. Como resultado, há cada vez mais espécies reativas de oxigênio, que destroem gradualmente a célula. O que chamamos de envelhecimento está acontecendo. O sistema de proteção contra espécies reativas de oxigênio funciona de forma bastante confiável, mas radicais individuais, que não tiveram tempo de interagir com enzimas antioxidantes, constantemente escapam por ele. A razão para este problema é aparentemente a segunda lei da termodinâmica, que exclui cem por cento de eficiência dos processos de energia. Uma vez formados na célula, os radicais danificam suas estruturas internas, bem como as membranas das próprias mitocôndrias, o que aumenta o vazamento. Como resultado, há cada vez mais espécies reativas de oxigênio, que destroem gradualmente a célula. O que chamamos de envelhecimento está acontecendo. O sistema de proteção contra espécies reativas de oxigênio funciona de forma bastante confiável, mas radicais individuais, que não tiveram tempo de interagir com enzimas antioxidantes, constantemente escapam por ele. A razão para este problema é aparentemente a segunda lei da termodinâmica, que exclui cem por cento de eficiência dos processos de energia. Uma vez formados na célula, os radicais danificam suas estruturas internas, bem como as membranas das próprias mitocôndrias, o que aumenta o vazamento. Como resultado, há cada vez mais espécies reativas de oxigênio, que destroem gradualmente a célula. O que chamamos de envelhecimento está acontecendo.a segunda lei da termodinâmica, que exclui cem por cento da eficiência dos processos de energia. Uma vez formados na célula, os radicais danificam suas estruturas internas, bem como as membranas das próprias mitocôndrias, o que aumenta o vazamento. Como resultado, há cada vez mais espécies reativas de oxigênio, que destroem gradualmente a célula. O que chamamos de envelhecimento está acontecendo.a segunda lei da termodinâmica, que exclui cem por cento da eficiência dos processos de energia. Uma vez formados na célula, os radicais danificam suas estruturas internas, bem como as membranas das próprias mitocôndrias, o que aumenta o vazamento. Como resultado, há cada vez mais espécies reativas de oxigênio, que destroem gradualmente a célula. O que chamamos de envelhecimento está acontecendo.
A taxa de “entrega” de radicais na célula também aumenta em vários órgãos de mamíferos à medida que o organismo envelhece. A quantidade de radicais livres formados na célula, aparentemente, quanto maior, maior o nível de consumo de oxigênio, ou seja, a intensidade do metabolismo. O gerontologista americano R. Cutler e seus colaboradores mostraram que o tempo de vida de animais e humanos é determinado pela relação entre a atividade da superóxido dismutase e a taxa metabólica. Ficou claro por que em algumas espécies com um alto nível de gasto de energia, incluindo humanos, o tempo de vida não se encaixa na regra de energia da superfície de Rubner. O alto nível de atividade da superóxido dismutase protege humanos e animais com um metabolismo intenso do envelhecimento prematuro.
Respostas em questões
A nova teoria do envelhecimento permitiu encontrar uma explicação para alguns fatos que são bem conhecidos dos gerontólogos, mas permanecem incompreensíveis. Por exemplo, por que os animais alimentados com uma dieta de baixa caloria, mas balanceada, vivem mais do que aqueles alimentados o suficiente? A resposta era óbvia - porque a nutrição limitada reduz a intensidade do metabolismo e, consequentemente, retarda o acúmulo de danos nas células. Também ficou clara a dependência da taxa de envelhecimento da temperatura ambiente em animais incapazes de regular a temperatura corporal. A alta temperatura mantém sua taxa metabólica alta. Assim, a mosca da fruta da Drosophila eclode da larva a uma temperatura de 10 graus e se desenvolve em um inseto adulto, envelhece e morre em 177 dias, e em uma temperatura de 20 graus - em 15 dias. Em uma minhoca, quando sua temperatura corporal sobe de 15 graus para 30 graus, o consumo de oxigênio aumenta 2,5 vezes. Ao mesmo tempo, a atividade da superóxido dismutase aumenta 28%, mas a vida do verme ainda é reduzida.
A maior expectativa de vida das mulheres em comparação com os homens (em média 10 anos) foi associada a uma taxa metabólica mais baixa na bela metade da humanidade. O fenômeno da longevidade nas regiões montanhosas também é bem explicado pela taxa metabólica mais baixa em pessoas que vivem no ar: o conteúdo de oxigênio ali é menor do que nas planícies.
Descobriu-se que as células dentro do mesmo corpo humano também têm diferentes períodos de tempo: quanto mais superóxido dismutase nas células, menor o grau de dano celular por espécies reativas de oxigênio e mais tempo as células vivem. Portanto, algumas células sanguíneas, por exemplo, vivem várias horas, outras vários anos.
Também foi possível explicar um fenômeno curioso que os pesquisadores descobriram há muito tempo: as mudanças no corpo durante o envelhecimento natural são semelhantes à ação da radiação ionizante. O motivo ficou óbvio: afinal, quando exposta à radiação, a água se decompõe com a formação de espécies reativas de oxigênio, que passam a causar danos às células.
Tudo isso possibilitou o desenvolvimento de uma estratégia de busca por agentes anti-envelhecimento. Por exemplo, era possível aumentar a vida dos animais de laboratório em uma vez e meia, introduzindo antioxidantes fortes em sua dieta. Antioxidantes como a superóxido dismutase, que são enzimas, devem ser especialmente eficazes. A introdução da superóxido dismutase no corpo dos animais os protegeu dos efeitos tóxicos do oxigênio e aumentou sua expectativa de vida. Isso dá esperança de que os antioxidantes possam ser usados na luta contra o envelhecimento humano. Talvez, depois de um tempo, os idosos os tomem da mesma forma que as vitaminas, para melhorar seu bem-estar e retardar o processo de envelhecimento.
