Category: Parametry długości życia i starzenia się

Genetyczne podstawy starzenia się

Niezależnie od wymienionych już czynników w szybkości starzenia się organizmów z pewnością ma udział również czynnik dziedziczności. Naj­większym prawdopodobieństwem osiągnięcia późnego wieku przez potom­stwo jest fakt, że jego rodzice osiągnęli taki wiek. Odwrotnie, myszy ze szczepu, w którym wszystkie osobniki ginęły na leukemię, żyły tylko 9 miesięcy (w porównaniu do normalnego 36-miesięcznego okresu życia myszy). Tutaj sztuczna nienaturalna selekcja spowodowała utrzymanie specjalnego poziomu śmiertelności. Możliwe, że naturalna selekcja po­dobną drogą wyznacza okres dla każdego gatunku. Jednakże ? jak pa­miętamy ? jest to tylko część ?wyjaśnienia” zjawiska starzenia się; duże zmiany mogą być spowodowane przez wpływy przypadkowe, ale nawet skłonność do somatycznych mutacji oraz zdolność do ich tolerowania i re­perowania mają tło genetyczne.

Zewnętrzne czynniki przyspieszające starzenie się

Zewnętrzne warunki na pewno wpływają na starzenie się. Na przykład jaszczurki na Florydzie żyją tylko rok, gdy w Maryland, gdzie są mniej aktywne, dożywają 4 lat. Oczywiście bez doświadczeń nie można być pewnym, że różnice te nie są spowodowane różnymi genotypami (patrz Bourliere, 1957). Możliwość podobnego wpływu aktywności życia na je­go długość można stwierdzić porównując nietoperze, które żyją do 15 lat (ale większą część tego czasu przesypiają przy bardzo obniżonej tempe­raturze ciała), z bardzo aktywnymi ryjówkami, żyjącymi bardzo krótko. Niektórzy ludzie wierzą w takie zależności zgodnie z koncepcją, że wię­kszość organizmów nie jest zdolna przetworzyć więcej niż określoną ilość energii w czasie swojej specyficznej długości życia, a szybkość przemia­ny energii determinuje tempo starzenia się (Bourllier, 1957). Stwierdze­nie to zakłada określony czas życia. Muszka owocowa (Drosophila) żyje dziesięciokrotnie dłużej w temperaturze 10° niż 30°C. Natomiast zwiększo­ny metabolizm u ssaków (szczurów) spowodowany obniżoną temperatu­rą skraca ich życie. Jest to zgodne z sugestiami, że okres życia jest pro­porcjonalny do całkowitego metabolizmu wyrażonego na gram masy ciała. Tak więc u człowieka stosunek powierzchni do objętości jest mniej­szy niż u myszy i dlatego żyje on trzydziestokrotnie dłużej. Ale zarówno człowiek, jak i mysz zużywają około 700 cal/g ciała w okresie swego życia.

Pokarm jest czynnikiem zewnętrznym, od którego najbardziej zależy szybkość starzenia się. Stwierdzono doświadczalnie, że długość życia mo­że być zwiększona przez odpowiednią dietę (McCay i in., 1939). Młode szczury przebywające na diecie zawierającej wszystkie podstawowe skład­niki pokarmowe, lecz niedostateczną ilość kalorii, osiągnęły dojrzałość dopiero po 900 dniach. Obfite karmienie przyspieszało ich wzrost. Zwie­rzęta te dojrzewały szybciej i miały o 200 dni dłuższy okres życia niż zwierzęta kontrolne pozostające na diecie ubogiej. Występowało u nich opóźnienie specyficznych zmian starczych, np. starzenia się kolagenu.

Doświadczenia te są często interpretowane w ten sposób, że w ciągu życia zużywana jest określona ilość energii; powolniejsze jej zużywanie przez szczury w doświadczeniach McCaya przedłużyło prawie dwukrot­nie długość ich życia. Możliwe są też i inne interpretacje. Szczury labo­ratoryjne nagromadzają więcej tłuszczu niż jest to niezbędne, nato­miast głodujące mogą uniknąć tego.

Wpływy ilościowych różnic w diecie są jeszcze mniej zrozumiałe. Przyjmuje się, że ludzie starsi potrzebują mniej kalorii, lecz dotąd nie wykazano, że wymagają innych aminokwasów niż ludzie młodzi. Nie stwierdzono też różnic w wydzielaniu świadczących o zmianach w meta­bolizmie. Chociaż informacja ta nie jest wystarczająca, możemy stwier­dzić, że wiele diet jest dalekich od optymalnych. Jeśli zawierają odpo­wiednie ilości rzadkich egzogennych aminokwasów, muszą zawierać tok­syczne ilości innych (np. tyrozyny, fenyloalaniny lub tryptofanu). Są to jednak ogólne rozważania na temat diety; trudno natomiast przypuszczać, aby niezrównoważona dieta była przyczyną starzenia się.

Wiek starzenia się

Starzenie się jest determinowane przez dodatkowe opóźnione ujawnianie się niekorzystnych genów i jest uzależnione od wieku potencjalnego zmniejszania możliwości reprodukcji w stosunku do okresu różnicowania ciała. Podamy tu kilka cech tego zjawiska stwierdzonych przez Williamsa (1957).

1. Organizmy jednokomórkowe nie mające zróżnicowanego ciała nie powinny wykazywać objawów starzenia się. Nie oznacza to jednak, że są nieśmiertelne. Fakt, że niektóre klony giną, inne nato­miast żyją dłużej, świadczy o istnieniu doboru.

2. Zwierzęta o stosunkowo małej śmiertelności dorosłych osobników wykazują małą szybkość starzenia się. Żółwie lądowe i mor­skie są tego przykładem. Ich pancerze dają im specjalną ochronę, toteż żyją one znacznie dłużej niż inne kręgowce. Przeciwnie natomiast zwie­rzęta, które odznaczają się wysoką śmiertelnością przed osiągnięciem wieku dojrzałego, nie wykazują wyraźnych cech starości (np. morskie małże lub skorupiaki).

3. Organizmy, które rosną po osiągnięciu dojrzałości płciowej, nie starzeją się szybko. Widać to wyraźnie u takich zwierząt, jak mięczaki, skorupiaki i kręgowce wodne, które kontynuują swój wzrost po osiąg­nięciu dojrzałości płciowej, a wskutek tego wytwarzają coraz więcej jaj. Stary karp składa 10 razy więcej jaj niż młody zaraz po osiągnięciu doj­rzałości. Wzrastająca płodność zwiększa możliwość reprodukcji w póź­niejszych latach i na tej drodze zachodzi dobór zamiast starzenia się, chociaż i u tych zwierząt możemy oznaczyć ilościowo zmiany starcze.

Ciągłe powiększanie się rozmiarów ciała jest możliwe u zwierząt wod­nych, a szczególnie morskich, wzrost ich bowiem nie jest ograniczony ciężarem. Jest to oczywiste, ponieważ opór wody powoduje jedynie ście­ranie się skóry; dlatego też duże zwierzęta (podobnie jak statki) są ekonomiczniejsze niż małe, gdyż powierzchnia powiększa się jedynie jako kwadrat liniowego wymiaru. W przeciwieństwie do tego zwierzęta lą­dowe, których kończyny służą do noszenia ciała, muszą mieć mechani­zmy ograniczające ich wzrost. Bidder (1932) zwrócił uwagę, że to ogra­niczanie powiększania się jest połączone ze starzeniem się. Związek ten może być zależny od zmiany płodności i jest skorelowany z czynnikami określającymi rozmiar ciała.

4. Jeżeli starzenie miałoby wynikać z braku doboru, to powinno ono następować bardzo szybko u gatunków rozmnażających się tylko raz. U niektórych z nich zjawisko to jest bardzo wyraźne, np. u ośmiornicy czy innych głowonogów. Samice po złożeniu jaj pilnują i zaopatrują je w tlen, lecz po wylęgnięciu się małych same przestają odżywiać się i wkrótce giną. Klasycznym przykła­dem tego zjawiska wśród owadów jest imago jętki. Z kręgowców nato­miast minóg morski oraz niektóre ryby wędrowne wracają do rzek, aby wydać potomstwo i wkrótce giną. Taki schemat powinien zmierzać do rozwoju jednego z kilku okresów (sezonów) rozmnażania (Williams, 1957). Osobniki, które wróciły do morza, będą narażone na dalsze nie­bezpieczeństwo, a ich ograniczona płodność będzie przyspieszać rozwój zmian starczych w populacji.

Zmiany średniej długości życia

W badaniach nad starością niezbędne jest ścisłe określenie tego zjawiska. Istnieje wiele przejawów starości, które powinny być przedmiotem ba­dań; najbardziej użyteczne wydaje się wykazanie, że jest to wrażliwość na śmierć. Kiedy mówimy o człowieku ? ?on jest stary”, to nie tylko myślimy, że ?możliwość jego śmierci jest duża”, ale nasuwa się nam nieodparcie uwaga, że on niedługo umrze. Statystycy wykazali, że łatwiej jest określić średnią długość życia niż wiek według zmarszczek, wynisz­czenia czy innych znamiennych cech starości. Prowadzone badania nad śmiertelnością dostarczyły średnich pomiarów szybkości starzenia się, które mogą być podstawą naukowego opracowania tego zagadnienia.

Wskaźnik umieralności wyraża się liczbą zgonów w czasie x + 1, przy­padającą na 1000 osobników danej populacji żyjącej w czasie x. Możemy zatem sporządzić wykres prawdopodobieństwa śmierci. Starzenie się można więc określić jako postępujący wzrost prawdopodobień­stwa, że dany osobnik umrze w następnym okresie. Każdy organizm umiera tylko raz, dlatego badając populacje możemy dokonać jedynie statystycznej oceny tego zjawiska.

Żywe organizmy są układami złożonymi, które mogą wykorzystać do­świadczenia przeszłości, aby utrzymać swoją równowagę biologiczną. Jeżeli skuteczność samokontroli i ilość otrzymanych dla danego osobni­ka informacji pozostaje stała przez cały okres jego życia, to szansa jego śmierci może być taka sama w każdym wieku. Jeżeli dany osobnik po­trafi zdobyć i wykorzystać więcej informacji, szansa jego przeżycia zwiększa się. Odwrotnie natomiast, jeżeli nie umie zdobyć informacji lub nie potrafi wykorzystać zdobytej wiedzy dla samokontroli, szanse długie­go życia zmniejszają się. Przyswajanie informacji nazywamy zwykle uczeniem się lub stawaniem się mądrzejszym; umiejętność wykorzysta­nia informacji prowadzi zaś do wzrostu odporności, rozwoju fizycznego, a także umiejętności przechowywania zdobytych wiadomości.