A vitória sobre o envelhecimento é um sonho humano antigo. No entanto, os cientistas, apesar dos numerosos estudos, ainda não entendem completamente por que com a idade, as funções do corpo são gradualmente interrompidas e os órgãos falham. "Lenta.ru" fala sobre um novo emprego que explica a impossibilidade da juventude eterna na realidade moderna.
Uma das descobertas mais importantes na biologia do envelhecimento humano foi feita há mais de 50 anos. Em 1961, o professor de anatomia da Universidade da Califórnia, Leonard Hayflick, descobriu que as células humanas morrem após cerca de 50 divisões e, à medida que se aproximam desse ponto, mostram sinais de envelhecimento. Esse fenômeno tem sido associado ao encurtamento dos telômeros - as extremidades dos cromossomos que protegem uma parte vital do DNA contra danos. Quando os telômeros desaparecem completamente, a célula inicia um mecanismo de autodestruição.
Embora o encurtamento do telômero ainda seja considerado por alguns ativistas anti-envelhecimento como a principal causa da lenta decadência das funções corporais e subsequente morte, os cientistas propuseram outras teorias. Por exemplo, o acúmulo gradual de mutações no DNA, programação evolutiva ou a influência de radicais livres. Apesar do fato de que quase meio século se passou desde a descoberta do limite de Hayflick, ainda não há um entendimento completo do que exatamente faz os organismos vivos envelhecerem.
O gerontólogo Brett Augsburger, da Auburn University, nos Estados Unidos, desenvolveu uma nova abordagem para elucidar as causas do envelhecimento. Em seu artigo, cuja pré-impressão foi publicada no repositório bioRxiv.org, ele sugeriu que a chave para resolver o problema pode ser a termodinâmica de não-equilíbrio, que descreve sistemas que não estão em equilíbrio termodinâmico. Segundo o cientista, a expectativa de vida depende da taxa de destruição das moléculas biológicas e da inevitável perda de informações. Torna-se claro por que a vitória sobre o envelhecimento é impossível no futuro próximo: as leis físicas fundamentais tornam o desgaste do corpo inevitável.
A nova abordagem explica alguns dos paradoxos que surgem em outros modelos de envelhecimento, e também revela as falhas fundamentais da teoria do bagre descartável, proposta em 1977 pelo biólogo inglês Thomas Kirkwood.
A teoria do soma descartável pressupõe que o corpo deve ter uma certa quantidade de energia para manter o metabolismo, reprodução, recuperação e outras funções. Já que a quantidade de comida é sempre limitada, você tem que se comprometer. Como os mecanismos responsáveis pela regeneração não recebem energia suficiente, o corpo começa a envelhecer. Alguns especialistas acreditam que o recurso limitante é o tempo, não a energia. Segundo esse ponto de vista, para cada organismo existe uma duração ótima de gestação, quando a prole será mais viável. No entanto, isso limita a quantidade de tempo que você pode dedicar ao crescimento e ao desenvolvimento. Assim, a taxa de desenvolvimento e o período de gestação são influenciados pela seleção natural. Acelerar a gravidez limita o temporeservado para a reparação de danos celulares. Isso, por sua vez, leva ao acúmulo de defeitos e à diminuição da expectativa de vida em relação aos organismos com um longo período de gestação.
Cromossomos com telômeros
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Imagem: Programa do Genoma Humano do Departamento de Energia dos EUA
A segunda lei da termodinâmica sugere que qualquer forma de energia tende a entrar em um estado menos ordenado - em outras palavras, a se dissipar no espaço. Qualquer sistema que não esteja em equilíbrio, incluindo organismos vivos, transformará a energia dessa maneira até que um ponto de equilíbrio seja alcançado - neste caso, o estado de morte. Muitas criaturas são capazes de resistir à transição para um estado de equilíbrio por tempo suficiente para se desenvolver e se reproduzir. Para diferentes espécies, esse tempo leva de várias horas a décadas.
Limite de Hayflick, limitação da divisão de células somáticas
Em um organismo vivo, longe do estado de equilíbrio termodinâmico, a energia livre está concentrada nas ligações químicas de grandes biomoléculas. Isso torna possível prosseguir com vários processos, desde o desdobramento de proteínas e o desdobramento do DNA até a hidrólise, oxidação e metilação. Auxburger modelou um sistema que demonstrou que as biomoléculas devem inevitavelmente se degradar, resultando em dissipação de energia. Além disso, quaisquer processos que ocorram no corpo contribuem para a aproximação a um estado de equilíbrio, incluindo a geração de impulsos elétricos.
O autor do trabalho chegou à conclusão de que os mecanismos de restauração das moléculas não garantem que a informação contida no DNA seja preservada nas células individuais, portanto deve inevitavelmente diminuir. Como resultado, a vitalidade do organismo também é reduzida. Se levarmos em conta que as células são influenciadas por um tipo de seleção natural, então, devido a mutações no DNA, pode surgir uma situação em que células individuais (dividindo-se como resultado da mitose) ganhem vantagens sobre outras células, o que não é necessariamente benéfico para a pessoa como um todo. Removê-los pode retardar os efeitos negativos, mas com o tempo, mais e mais células se tornarão defeituosas. Portanto, se o corpo viver o suficiente, não apenas envelhecerá inevitavelmente, mas mais cedo ou mais tarde terá câncer.
Os ratos-toupeira nus, como muitos animais, têm câncer.
Foto: Roman Klementschitz / Wikipedia
Acredita-se que certas espécies animais, como o rato-toupeira pelado (Heterocephalus glaber), não tenham câncer. No entanto, essa opinião é errônea, pois leva tempo para que um tumor maligno apareça. Um artigo foi publicado recentemente no qual cientistas descreveram o primeiro caso de câncer em H.glaber.
A busca por genes de longevidade é inútil no sentido de que editá-los usando métodos de engenharia genética não estenderá significativamente a vida de organismos tão complexos como os humanos. Além disso, essas manipulações podem ser prejudiciais, por isso o autor aconselha a abandonar uma abordagem que se concentra em estabelecer ligações entre genes e certos sinais de envelhecimento. Na melhor das hipóteses, os genes representam um conjunto incompleto de fatores da longevidade.
Qual poderia ser a maneira de vencer o envelhecimento? Muito complexo e além das capacidades da biotecnologia moderna. Uma vez que os processos de envelhecimento são uma consequência de leis fundamentais, ainda não é realista eliminar as causas subjacentes ao envelhecimento. Uma abordagem eficaz neste caso pode ser a criação de bibliotecas de DNA, que armazenam informações sobre genes intactos. Basicamente, as células-tronco jovens podem ser sintetizadas para transplante em um organismo antigo. De acordo com Auxburger, esses métodos são mais eficazes do que os existentes.
Alexander Enikeev
