Nous vieillissons pour une raison, mais grâce à un programme biologique spécial. Mais dans le monde, il y a un rat-taupe nu africain, un animal ressemblant à une souris incapable de vieillir.
Les scientifiques ont compris pourquoi les gens vieillissent, mais pas les excavateurs.
Voici ce que Jared Sluyter écrit à ce sujet:
La vie d'un individu séparé, un individu distinct d'une espèce biologique, est une chose très précieuse, mais il y a des choses qui sont encore plus importantes. À savoir, la vue elle-même. C'est, en fait, l'ensemble complet des gènes (c'est ce qu'on appelle un génome) qui est contenu dans chaque individu de cette espèce et, en fait, détermine ce que c'est.
Il est plus correct de considérer toute créature vivante simplement comme un contenant temporaire pour les gènes qu’elle a reçus de ses parents et transmis à ses enfants. Pour la première fois, sous une forme explicite, une telle idée a probablement été formulée par Richard Dawkins dans son célèbre livre "The Selfish Gene".
En règle générale, les intérêts du génome et de son porteur temporaire (créature vivante) coïncident. Mais parfois non. Et puis il devient instantanément clair qui est le patron - bien sûr le génome.
Si le génome de l'espèce est en danger ou si simplement l'espèce doit se développer, alors le porteur peut être sacrifié en toute sécurité - les prochaines générations «donneront naissance à de nouvelles».
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En conséquence, je suis sûr que les génomes de la plupart (sinon de tous) les êtres vivants contiennent des programmes nuisibles spéciaux. D'où les créatures elles-mêmes n'ont rien de bon, mais qui sont nécessaires au développement de l'espèce. Tout d'abord, des programmes de décès qui assurent le changement des générations et, par conséquent, l'évolution. Et parfois, ils sont disposés de manière "rapide" - par exemple, dans les plantes annuelles, qui meurent, tuées par leurs propres graines après leur mûrissement, et parfois - de manière "lente". Et le programme de suicide lent le plus méchant est le programme de vieillissement. Ce qui fait que de nombreuses espèces, y compris vous et moi, «se détériorent» avec l'âge et finissent par mourir.
Le fait que nous vieillissions pour une raison, mais en raison de l'activité d'un programme biologique spécial, n'est pas une chose évidente et nécessite une preuve. J'ai essayé de le construire "par contradiction", en vous montrant un exemple d'un animal qui a désactivé le programme de vieillissement pour lui-même. Parce qu'il n'a plus tellement besoin d'accélérer sa propre évolution - il est déjà bon! Ceci, comme vous et moi, est un mammifère, un parent assez proche d'une souris ordinaire - un rongeur africain, un rat-taupe nu! Si une souris vit pendant 2-3 ans, parvient à devenir complètement vieille pendant cette période et meurt de vieillesse, alors un rat-taupe vit plus de 30 ans, et s'il montre parfois des signes de vieillissement, ils ne sont généralement pas mortels. La plupart des biologistes conviennent que le rat-taupe nu est un animal sans âge (enfin,ou plus scientifiquement, un animal au vieillissement négligeable).
Et maintenant, dans notre série, le moment est venu de répondre à la principale "question sur les creuseurs": comment a-t-il fait? Comment a-t-il éteint son vieillissement ??!
Il y a quelques années, je n'aurais rien eu à dire sur ce sujet. Mais en 2017, dans l'une des revues scientifiques les plus prestigieuses au monde, Physiological Reviews, nous avons réussi à publier un travail théorique expliquant le phénomène du rat-taupe nu non vieillissant. À la fin de 2017, une version russe a été publiée.
Tout a commencé, comme toujours, avec les mitochondries. Ce sont de si petites centrales électriques qui se trouvent dans chaque cellule et avec lesquelles nous respirons. J'espère qu'il y aura un épisode séparé de notre série à leur sujet. L'étude des mitochondries est la principale spécialité de l'académicien Vladimir Petrovich Skulachev. En fait, dans son laboratoire à la fin des années 60, on a découvert comment ils fonctionnent. Depuis 20 ans, l'académicien, en plus des mitochondries, s'intéresse aux problèmes du vieillissement et, bien sûr, fait des efforts titanesques pour mener une expérience avec les mitochondries du rat-taupe nu. Je dois noter que les mitochondries sont très fortement associées au vieillissement, mais plus à ce sujet dans la prochaine série.
La recherche sur les mitochondries du rat-taupe nu a été couronnée de succès. À l'institut du zoo de Berlin, des expériences ont été menées sur des rats taupes, et un employé de Vladimir Skulachev, le célèbre biologiste Mikhail Vysokikh, qui était spécialement arrivé de Moscou pour cela, a réussi à obtenir un échantillon du tissu d'un rat-taupe et à mesurer divers paramètres des mitochondries dans ce tissu. Il n'y avait rien de particulièrement intéressant en eux, à part une courbe un peu étrange montrant le taux d'absorption d'oxygène par les mitochondries (elles respirent aussi) dans certaines conditions.
De retour à Moscou, Mikhail a montré cette courbe au chef, à qui elle a également rappelé quelque chose, mais de quoi exactement - ils ne pouvaient pas se souvenir. Alors les biologistes se sont creusé la cervelle jusqu'à ce qu'ils montrent le graphique à un autre collègue, chef du laboratoire de bioénergie cellulaire, Boris Chernyak, qui est connu pour ne jamais rien oublier (enfin, du moins si c'est lié aux mitochondries, à la respiration et aux cellules vivantes). Il a regardé et a immédiatement dit - exactement la même courbe peut être obtenue en enregistrant la respiration des mitochondries des ratons nouveau-nés!
Et ici, Vladimir Petrovitch avait une idée. Le capturant tellement qu'il a fait ses valises et est allé à Berlin pour regarder personnellement le rat-taupe nu.
Qu'a-t-il trouvé? Qu'il (le rat-taupe) est nu. Et savez-vous à qui il ressemble à cause de ça?
Regardez la photo d'un rat-taupe nu. Et à proximité - pas du tout des creuseurs. Ce sont des rats nouveau-nés. Voyez à quel point ils sont similaires? Dans quelques jours, les chiots vont grandir, s'habiller de fourrure et se transformer en rats normaux. Et les creuseurs ne le sont pas. Il le restera pour la vie et restera, pour ainsi dire, un nouveau-né.
Une enquête plus approfondie a montré que les rats-taupes présentaient plus de 40 signes d'un tel «nouveau-né» ou «enfantillage» par rapport aux rats. En voici quelques uns:
- Faible poids par rapport aux autres espèces de la famille.
- Manque de poils (les rongeurs en ont toujours).
- Manque d'oreillettes.
- Capacité limitée à maintenir une température corporelle constante (comme chez les mammifères nouveau-nés).
- Hautes capacités cognitives (curiosité).
- Faible sensibilité à la douleur.
- La capacité des neurones à se régénérer et à augmenter la durée de vie des neurones.
- Pas de baisse avec l'âge du taux de facteur de croissance insulinodépendant 2 (IGF2).
- Pas de diminution avec l'âge des taux de superoxyde dismutases 1 et 2, ainsi que de catalase.
- Et aussi quelques dizaines de signes externes, physiologiques et biochimiques supplémentaires.
Autrement dit, il s'avère que le rat-taupe a arrêté le programme de son développement individuel au stade d'un rongeur nouveau-né. Un phénomène similaire a été décrit précédemment pour, par exemple, les amphibiens, et il est appelé néoténie. Par souci d'équité, il faut dire que Vladimir Skulachev n'a pas été le premier à attirer l'attention sur le fait que le rat-taupe est un animal néoténique. Avant lui, cela a été remarqué par Richard Alexander en 1991 et d'autres scientifiques. Mais ils n'ont pas du tout lié ce phénomène à la longévité (Alexandre ne connaissait tout simplement pas la durée de vie de ces animaux).
Coincé dans l'enfance
L'académicien Skulachev a formulé une idée très simple: si le rat-taupe s'est arrêté au stade de petit, alors son programme de développement individuel n'atteint tout simplement pas le moment où il est temps de commencer à vieillir. Les enfants ne vieillissent pas! Ainsi, on obtient la preuve la plus importante: le vieillissement fait partie du programme de développement et de vie du corps. La même chose que la naissance, la croissance, la maturation. Et si tout ce programme est arrêté, alors vieillir aussi!
C'est ce qui est arrivé aux creuseurs. Si cela arrivait à une espèce ordinaire, elle disparaîtrait très vite, car en l'absence de vieillissement, son évolution ralentirait considérablement. Et le creuseur a sauvé sa eusocialité. La vie en «mode fourmilière» s'est avérée tellement plus stable qu'il pouvait se permettre de désactiver le vieillissement en tant qu'outil évolutif.
Et il semble que dans l'évolution des espèces de créatures biologiques les plus intéressantes pour nous - Homo sapiens - exactement la même histoire a commencé avec le rat-taupe nu. Avez-vous déjà remarqué que les gens ressemblent le plus à des bébés singes?
Est-il possible de prolonger la vie et de rester jeune pendant longtemps? Tout est réel, disent les scientifiques, car en cinq cents ans, l'espérance de vie des gens a presque triplé. Pourtant, pourquoi vieillissons-nous?
Qu'est-ce que le vieillissement?
Le vieillissement est généralement appelé le processus biologique de diminution progressive ou d'arrêt complet des fonctions vitales du corps. En raison du vieillissement, le corps s'adapte moins bien à l'environnement, la capacité à régénérer les tissus diminue, des maladies et des troubles métaboliques sont acquis.
Le résultat externe du vieillissement est le relâchement musculaire, les rides et les cheveux gris.
Bien sûr, vous pouvez faire de la chirurgie plastique, vous maquiller et avoir un bon médecin, mais vous ne pouvez pas tromper votre âge. Cependant, vous devez savoir - tout le monde vieillit différemment, et c'est le mérite de la personne elle-même. Il y a des hommes et des femmes dans la cinquantaine qui ont l'air magnifique, et il y a des quarante ans qui semblent avoir «bien plus de cinquante ans».
Théories et hypothèses sur le vieillissement
Personne ne connaît la raison exacte pour laquelle nous vieillissons, et donc des hypothèses et des spéculations sont nées - plus ou moins étayées par des données scientifiques. Chacun d'eux a des partisans, mais, très probablement, les vraies raisons seront dans la fusion des théories.
Tout d'abord, le corps vieillit en raison du fait que chaque cellule du corps a son propre programme - comment et combien de fois le partager, en remplaçant les «anciens» par des «nouvelles recrues». Dans chacune des cellules, en moyenne, ces remplacements se produisent environ soixante-dix fois.
La rapidité avec laquelle ces soixante-dix fois se produiront dans chacune des cellules dépend du corps et du métabolisme, de votre attitude envers votre corps. Si vous ne surveillez pas votre santé, ne mangez pas bien et êtes exposé à des facteurs environnementaux néfastes, les cellules du corps doivent se renouveler plus souvent, leurs ressources s'épuisent plus rapidement.
Par exemple, la peau vieillit beaucoup plus vite à cause des coups de soleil fréquents et intenses, lorsqu'elle acquiert une teinte chocolatée, et surtout lorsqu'elle est brusquement brûlée par le soleil et avec des brûlures.
Une autre raison du vieillissement est considérée comme le lancement d'un programme d'autodestruction des cellules en raison de leurs dommages actifs par des facteurs environnementaux et des troubles internes. Une cellule endommagée est potentiellement dangereuse pour le corps par dégénérescence en tumeur, par conséquent, les moindres défauts dans les cellules sont un début pour lancer un «système de nettoyage», et parfois cela est effectué avec des mesures très drastiques, avec la capture de toutes les cellules voisines et la mort de zones entières dans les tissus ou les organes.
Selon ce principe, des lésions hépatiques se produisent avec une libation excessive, des lésions des bronches et des poumons lors du tabagisme, des lésions des vaisseaux sanguins dans l'athérosclérose. Un principe similaire de mort cellulaire fonctionne pendant les crises cardiaques ou les accidents vasculaires cérébraux - c'est la mort des cellules non viables.
Serait-ce des gènes?
La théorie génique du vieillissement gagne en popularité dans le monde scientifique aujourd'hui, elle expliquerait beaucoup - à la fois le lancement d'un certain nombre de divisions, et la mort des cellules lorsqu'elles sont endommagées, et même une modification du métabolisme avec l'âge.
Si nous pouvons isoler le gène du vieillissement, maintenant que nous pouvons combiner et modifier les gènes, nous pouvons annuler la vieillesse. Certes, l'abolition de la mort menace de surpeupler la planète et sa destruction dans quelques années. Mais personne ne veut mourir!
Pourquoi vieillissons-nous?
Jusqu'à ce que les gènes soient trouvés, nous proposons de considérer les raisons qui rapprochent celui-ci. La plupart d'entre eux sont créés par nous-mêmes.
Regardez de près votre vie - c'est une série de stress avec une surcharge du système nerveux, des problèmes à la maison et au travail, des enfants avec des leçons et des ecchymoses, des genoux cassés - tout cela ajoute à nos cheveux gris. Le stress mine l'immunité et la santé, perturbe le sommeil - et le manque chronique de sommeil réduit considérablement l'espérance de vie. Par conséquent, si vous voulez vivre longtemps, apprenez à vous reposer et à vous détendre correctement.
Les autres causes du vieillissement prématuré sont la diminution de l'activité physique et les kilos en trop. Ils déposent de la graisse dans la région du cœur et des vaisseaux sanguins, les reins et les intestins flottent avec de la graisse - cela améliorera-t-il votre santé et vos longues années? Il est probablement temps de reconsidérer vos habitudes alimentaires, de manger moins, de suivre un régime, de marcher plus souvent et de faire du sport.
Les addictions qui raccourcissent notre vie déjà courte sont aussi la cigarette et l'alcool, même faibles. On pense qu'à partir d'une cigarette, la vie est raccourcie de huit minutes. Calculez combien de temps de votre vie avez-vous déjà mis dans la fumée? Et prendre plus d'un verre de vin sec par jour est moins 24 heures de votre vie et moins mille cellules hépatiques, le plaisir douteux de votre santé en vaut-il la peine?
Un autre "tueur" de votre corps est … le sucre, cette poudre cristalline douce est aussi nocive que la cigarette. Après tout, nous en consommons beaucoup plus que ce qui est physiologiquement nécessaire. Cependant, vous ne devriez pas le remplacer par des édulcorants - ils sont encore plus nocifs.
Bien sûr, le rayonnement solaire, les rayons ultraviolets, l'air pollué et les métaux lourds qu'il contient et l'eau affectent également, cependant, toute cette influence est négligeable en comparaison de nos propres «expériences» sur le corps. Il faut y réfléchir - la plupart des causes du vieillissement dépendent principalement de nous.
Parfois, il y a des personnes auxquelles les lois et règlements ordinaires ne s'appliquent pas - ils peuvent se passer de sommeil, ne pas être infectés par des infections dangereuses pendant les épidémies les plus terribles. Cependant, il n'y a personne qui ne soit pas sujet au vieillissement. Tous les êtres vivants vieillissent, sont détruits et périssent. Et même la nature inanimée: bâtiments, pierres, ponts et routes - se décomposent progressivement et tombent en ruine. De toute évidence, le vieillissement est un certain processus obligatoire, commun à la nature vivante et inanimée.
En 1865, le physicien allemand R. Clausis éclaire pour la première fois les causes sous-jacentes de ce phénomène. Il a postulé que tous les processus de la nature se déroulent de manière asymétrique, unidirectionnelle. La destruction se produit d'elle-même et la création nécessite la dépense d'énergie. Pour cette raison, l'entropie augmente constamment dans le monde - la dépréciation énergétique et le chaos augmentent. Cette loi fondamentale des sciences naturelles est également appelée la deuxième loi de la thermodynamique. Selon lui, pour la création et l'existence de toute structure, un afflux d'énergie de l'extérieur est nécessaire, car l'énergie elle-même a tendance à se dissiper dans l'espace (ce processus est plus probable que la création de structures ordonnées). Les organismes vivants appartiennent à des systèmes thermodynamiques ouverts: les plantes absorbent l'énergie solaire et la transforment en composés organiques et inorganiques,les organismes animaux décomposent ces composés et se procurent ainsi de l'énergie. Dans le même temps, les êtres vivants sont en équilibre thermodynamique avec l'environnement, donnent ou dissipent progressivement de l'énergie, fournissant de l'entropie à l'espace mondial.
Il s'est avéré, cependant, que l'existence d'organismes vivants n'est pas complètement épuisée par la deuxième loi de la thermodynamique. Les schémas de leur développement sont expliqués par la troisième loi de la thermodynamique, étayée par l'éminent scientifique belge I. Prigozhin, originaire de Russie: l'excès d'énergie libre absorbée par un système ouvert peut conduire à une auto-complication du système. Il existe un certain niveau de complexité au-dessous duquel le système ne peut pas reproduire son propre type.
Les organismes vivants, en un sens, résistent à la croissance de l'entropie et du chaos dans l'Univers, formant des structures de plus en plus complexes et accumulant des informations. Ce processus est à l'opposé du processus de vieillissement. Une telle lutte avec l'entropie est possible, apparemment, en raison de l'existence d'un programme génétique intemporel, qui est réécrit à plusieurs reprises et transmis aux générations futures. Un organisme vivant peut être comparé à un livre qui est constamment réimprimé. Le papier sur lequel le livre est écrit peut s'user et se détériorer, mais son contenu est éternel.
Bactéries immortelles
Quand nous avons parlé du fait que tous les êtres vivants sont sujets au vieillissement, nous avons fait une inexactitude: il y a des situations auxquelles cette règle ne s'applique pas. Par exemple, que se passe-t-il lorsqu'une cellule vivante ou une bactérie se divise en deux pendant la reproduction? Il donne naissance à deux autres cellules, qui à leur tour se divisent à nouveau, et ainsi de suite à l'infini. La cellule qui a donné naissance à tout le reste n'a pas eu le temps de vieillir; en fait, elle est restée immortelle. La question du vieillissement des organismes unicellulaires et des cellules en division continue, comme les cellules reproductrices ou tumorales, reste ouverte. A. Weisman à la fin du XIXe siècle a créé une théorie qui postulait l'immortalité des bactéries et l'absence de vieillissement chez elles. de nombreux chercheurs sont d'accord avec elle aujourd'hui, tandis que d'autres la remettent en question. Il y a suffisamment de preuves pour les deux.
Qu'en est-il des organismes multicellulaires? Après tout, la plupart de leurs cellules ne peuvent pas se diviser constamment, elles doivent effectuer d'autres tâches - fournir le mouvement, la nutrition, la régulation des processus internes. Cette contradiction entre le besoin de spécialisation des cellules et la préservation de leur immortalité a été résolue par nature en divisant les cellules en deux types. Les cellules somatiques soutiennent les processus vitaux dans le corps et les cellules germinales se divisent, assurant la continuité du genre. Les cellules somatiques vieillissent et meurent, tandis que les cellules sexuelles sont pratiquement éternelles. L'existence d'organismes multicellulaires énormes et complexes contenant des milliards de cellules somatiques vise essentiellement à garantir l'immortalité des cellules germinales.
Comment se déroule le vieillissement des cellules somatiques? Le chercheur américain L. Hayflick a établi qu'il existe des mécanismes limitant le nombre de divisions: en moyenne, chaque cellule somatique est capable de pas plus de 50 divisions, puis elle vieillit et meurt. Le vieillissement progressif de tout l'organisme est dû au fait que toutes ses cellules somatiques ont épuisé le nombre de divisions qui leur sont allouées. Après cela, les cellules vieillissent, se décomposent et meurent.
Si les cellules somatiques enfreignent cette loi, elles se divisent continuellement, reproduisant leurs nouvelles copies plusieurs fois. Cela ne mène à rien de bon - après tout, c'est ainsi qu'une tumeur apparaît dans le corps. Les cellules deviennent «immortelles», mais cette immortalité imaginaire est finalement achetée au prix de la mort de tout l'organisme.
De la souris à l'éléphant
Le problème du vieillissement est directement lié à la question de l'espérance de vie différente dans différents organismes. En 1908, le physiologiste allemand M. Rubner a été le premier à attirer l'attention des scientifiques sur le fait que les grands mammifères vivent plus longtemps que les petits. Par exemple, une souris vit 3,5 ans, un chien - 20 ans, un cheval - 46 ans, un éléphant - 70 ans. Rubner a expliqué cela par des taux métaboliques différents.
La dépense totale d'énergie chez différents mammifères au cours de la vie est à peu près la même - 200 kcal pour 1 gramme de masse. Selon Rubner, chaque espèce n'est capable de traiter qu'une certaine quantité d'énergie - après l'avoir épuisée, elle meurt. Le taux métabolique et la consommation totale d'oxygène dépendent de la taille de l'animal et de la surface corporelle. La masse augmente proportionnellement aux dimensions linéaires du corps, prises dans un cube, et de la surface, dans un carré. Un éléphant a besoin de beaucoup moins d'énergie pour maintenir sa température corporelle qu'un nombre égal de souris en poids - la surface corporelle totale de toutes ces souris sera nettement plus grande que celle d'un éléphant. Par conséquent, un éléphant peut "se permettre" un taux métabolique beaucoup plus faible qu'une souris. Cette dépense énergétique élevée chez la souris conduit au fait qu'elle épuise plus rapidement les réserves d'énergie qui lui sont allouées,qu'un éléphant, et sa durée de vie est beaucoup plus courte.
Ainsi, il existe une relation inverse entre le taux métabolique de l'animal et la durée de sa vie. Un faible poids corporel et un métabolisme élevé entraînent une courte durée de vie. Ce modèle s'appelait la règle de l'énergie de surface de Rubner.
Malgré la simplicité convaincante de la règle découverte par Rubner, de nombreux scientifiques n'étaient pas d'accord avec lui. Ils doutaient que la règle explique les raisons du vieillissement de tous les organismes vivants - il existe de nombreuses exceptions. Par exemple, une personne n'obéit pas à cette loi: sa dépense énergétique totale est très élevée et son espérance de vie est quatre fois plus longue qu'elle ne devrait l'être avec un tel échange. Quelle est la raison pour ça? La raison n'est devenue claire que récemment.
L'oxygène doit être manipulé avec précaution
Il y a un autre facteur qui détermine la durée de vie - c'est la pression partielle d'oxygène. La concentration d'oxygène dans l'air est de 20,8%. Une diminution ou une augmentation de ce chiffre n'est possible que dans des limites étroites, sinon les organismes vivants meurent. Il est bien connu que le manque d'oxygène est mortel pour les vivants. Mais peu sont conscients du danger de son excès. L'oxygène pur tue les animaux de laboratoire en quelques jours, et à une pression de 2 à 5 atmosphères, cette période est réduite à quelques heures et minutes. Donc, ce gaz n'est pas seulement nécessaire à la vie, il peut aussi être un terrible poison universel qui tue tous les êtres vivants. De nombreux scientifiques pensent que l'atmosphère de la Terre au début de son développement ne contenait pas d'oxygène, et c'est cette circonstance qui a contribué à l'émergence de la vie sur notre planète. Selon les estimations approximatives des experts,L'atmosphère riche en oxygène de la Terre s'est formée il y a environ 1,4 milliard d'années à la suite de l'activité vitale d'organismes primitifs capables de photosynthèse. Ils absorbent l'énergie solaire et le dioxyde de carbone et dégagent de l'oxygène. Leur existence a créé les conditions préalables à l'émergence d'autres types d'organismes vivants - ceux qui consomment de l'oxygène pour respirer. Cependant, les êtres vivants ont dû prendre soin de neutraliser la toxicité de cette substance.pour neutraliser la toxicité de cette substance.pour neutraliser la toxicité de cette substance.
La molécule d'oxygène elle-même et le produit de sa réduction complète avec de l'hydrogène - l'eau - ne sont pas toxiques. Cependant, la réduction de l'oxygène se déroule de telle manière que des produits qui endommagent les cellules se forment à presque toutes les étapes du processus: radical anion superoxyde, peroxyde d'hydrogène et radical hydroxyle. Ils sont appelés espèces réactives de l'oxygène. Les organismes qui utilisent l'oxygène pour la respiration, en utilisant des enzymes et des catalyseurs protéiques, empêchent la production de ces substances ou réduisent leurs effets nocifs sur les cellules.
Les biochimistes américains J. McCord et I. Fridovich ont découvert en 1969 que le rôle principal dans cette protection est joué par l'enzyme superoxyde dismutase. Cette enzyme convertit les radicaux anion superoxyde en peroxyde d'hydrogène et en oxygène moléculaire plus inoffensifs. Le peroxyde d'hydrogène est immédiatement détruit par d'autres enzymes - la catalase et les peroxydases.
La découverte du mécanisme de neutralisation des espèces réactives de l'oxygène a permis à d'autres chercheurs de comprendre les problèmes de radiobiologie, d'oncologie, d'immunologie et de gérontologie. Le chercheur anglais D. Harman a proposé la théorie dite des radicaux libres du vieillissement. Il a suggéré que les changements cellulaires liés à l'âge sont dus à l'accumulation de dommages causés par les radicaux libres - des fragments de molécules qui ont un électron non apparié et ont donc une activité chimique accrue. Ces radicaux libres peuvent se former dans les cellules sous l'influence des radiations, de certaines réactions chimiques et des changements de température. Mais la principale source de radicaux libres dans le corps est la réduction de la molécule d'oxygène. Par conséquent, on peut dire que le vieillissement en général est une conséquence de l'effet destructeur et toxique de l'oxygène sur le corps,qui augmente progressivement avec l'âge.
Biochimie du vieillissement
Après qu'il est devenu clair que la superoxyde dismutase joue le rôle d'une «enzyme anti-vieillissement» dans la cellule, les chercheurs se sont demandé si l'activité de cette enzyme était la principale cause des changements liés à l'âge et des différences de durée de vie? On s'attendait à ce qu'avec l'âge, l'activité enzymatique diminue et l'effet destructeur de l'oxygène augmente. Il s'est toutefois avéré que l'activité de la superoxyde dismutase dans la plupart des cas change très peu avec l'âge.
L'accumulation de changements liés à l'âge dans les cellules dépend du rapport de deux processus: la formation de radicaux libres et leur neutralisation. Les «usines» de radicaux libres sont de petits corps allongés à l'intérieur de la cellule - les mitochondries, ses stations énergétiques. D. Harman a appelé ces structures l'horloge moléculaire de la cellule: plus la production de radicaux y est rapide, plus les aiguilles de l'horloge tournent vite et moins la cellule doit vivre. Chez les espèces à courte durée de vie, les mitochondries fonctionnent très activement, plus de radicaux se forment et les dommages aux structures cellulaires s'accumulent plus rapidement, conduisant à son vieillissement prématuré. Par exemple, chez une mouche domestique, les mitochondries produisent des radicaux 24 fois plus intensément que chez une vache. Les chercheurs ont mené l'expérience:les mouches domestiques ont été maintenues dans une atmosphère d'oxygène pur (cela accélère considérablement le vieillissement) et ont observé ce qui arrive aux mitochondries. Le système de protection contre les espèces réactives de l'oxygène fonctionne de manière assez fiable, mais les radicaux individuels, qui n'ont pas eu le temps d'interagir avec les enzymes antioxydantes, y glissent constamment. Apparemment, la raison de ce problème est la deuxième loi de la thermodynamique, qui exclut l'efficacité à cent pour cent des processus énergétiques. Apparus dans la cellule, les radicaux endommagent ses structures internes, ainsi que les membranes des mitochondries elles-mêmes, ce qui augmente les fuites. En conséquence, il existe de plus en plus d'espèces oxygénées réactives, et elles détruisent progressivement la cellule. Ce que nous appelons le vieillissement se produit. Le système de protection contre les espèces réactives de l'oxygène fonctionne de manière assez fiable, mais les radicaux individuels, qui n'ont pas eu le temps d'interagir avec les enzymes antioxydantes, y glissent constamment. La raison de ce problème est apparemment la deuxième loi de la thermodynamique, qui exclut l'efficacité à cent pour cent des processus énergétiques. Une fois formés dans la cellule, les radicaux endommagent ses structures internes, ainsi que les membranes des mitochondries elles-mêmes, ce qui augmente les fuites. En conséquence, il existe de plus en plus d'espèces oxygénées réactives, et elles détruisent progressivement la cellule. Ce que nous appelons le vieillissement se produit. Le système de protection contre les espèces réactives de l'oxygène fonctionne de manière assez fiable, mais les radicaux individuels, qui n'ont pas eu le temps d'interagir avec les enzymes antioxydantes, y glissent constamment. Apparemment, la raison de ce problème est la deuxième loi de la thermodynamique, qui exclut l'efficacité à cent pour cent des processus énergétiques. Une fois formés dans la cellule, les radicaux endommagent ses structures internes, ainsi que les membranes des mitochondries elles-mêmes, ce qui augmente les fuites. En conséquence, il existe de plus en plus d'espèces oxygénées réactives, et elles détruisent progressivement la cellule. Ce que nous appelons le vieillissement se produit.la deuxième loi de la thermodynamique, qui exclut l'efficacité à cent pour cent des processus énergétiques. Une fois formés dans la cellule, les radicaux endommagent ses structures internes, ainsi que les membranes des mitochondries elles-mêmes, ce qui augmente les fuites. En conséquence, il existe de plus en plus d'espèces oxygénées réactives, et elles détruisent progressivement la cellule. Ce que nous appelons le vieillissement se produit.la deuxième loi de la thermodynamique, qui exclut l'efficacité à cent pour cent des processus énergétiques. Une fois formés dans la cellule, les radicaux endommagent ses structures internes, ainsi que les membranes des mitochondries elles-mêmes, ce qui augmente les fuites. En conséquence, il existe de plus en plus d'espèces oxygénées réactives, et elles détruisent progressivement la cellule. Ce que nous appelons le vieillissement se produit.
Le taux de «délivrance» de radicaux dans la cellule augmente également dans divers organes de mammifères à mesure que l'organisme vieillit. La quantité de radicaux libres formés dans la cellule, apparemment, plus le niveau de consommation d'oxygène ou l'intensité du métabolisme est élevé. Le gérontologue américain R. Cutler et ses collaborateurs ont montré que la durée de vie des animaux et des humains est déterminée par le rapport entre l'activité de la superoxyde dismutase et le taux métabolique. Il est devenu clair pourquoi chez certaines espèces avec un niveau élevé de dépense énergétique, y compris les humains, la durée de vie ne correspond pas à la règle énergétique de la surface de Rubner. Le niveau élevé d'activité de la superoxyde dismutase protège les humains et les animaux à métabolisme intensif du vieillissement prématuré.
Réponses aux questions
La nouvelle théorie du vieillissement a permis de trouver une explication à certains faits bien connus des gérontologues, mais restés incompréhensibles. Par exemple, pourquoi les animaux nourris avec une alimentation faible en calories mais équilibrée vivent-ils plus longtemps que ceux nourris suffisamment? La réponse était évidente - car une nutrition limitée réduit l'intensité du métabolisme et, par conséquent, ralentit l'accumulation de dommages dans les cellules. La dépendance du taux de vieillissement à la température ambiante chez les animaux incapables de réguler la température corporelle est également devenue claire. La température élevée maintient leur taux métabolique élevé. Ainsi, la mouche des fruits de la drosophile éclot de la larve à une température de 10 degrés et se développe en un insecte adulte, vieillissant et mourant dans les 177 jours et à une température de 20 degrés - dans les 15 jours. Chez un ver de terre, lorsque sa température corporelle passe de 15 degrés à 30 degrés, la consommation d'oxygène augmente 2,5 fois. Dans le même temps, l'activité de la superoxyde dismutase augmente de 28%, mais la durée de vie du ver est encore raccourcie.
L'espérance de vie plus longue des femmes par rapport aux hommes (en moyenne de 10 ans) était associée à un taux métabolique plus faible dans la belle moitié de l'humanité. Le phénomène de longévité dans les régions montagneuses s'explique également bien par le taux métabolique plus faible chez les personnes vivant dans l'air mince: la teneur en oxygène y est inférieure à celle des plaines.
Il s'est avéré que les cellules d'un même corps humain ont également des périodes de temps différentes: plus il y a de superoxyde dismutase dans les cellules, moins le degré de dommage cellulaire par les espèces réactives de l'oxygène est important, plus les cellules vivent longtemps. Par conséquent, certaines cellules sanguines, par exemple, vivent plusieurs heures, d'autres plusieurs années.
Il a également été possible d'expliquer un phénomène curieux que les chercheurs ont découvert il y a longtemps: les changements corporels au cours du vieillissement naturel s'apparentent à l'action des rayonnements ionisants. La raison est devenue évidente: après tout, lorsqu'elle est exposée aux radiations, l'eau se décompose avec la formation d'espèces réactives de l'oxygène, qui commencent à endommager les cellules.
Tout cela a permis de développer une stratégie de recherche d'agents anti-âge. Par exemple, il a été possible d'augmenter la vie des animaux de laboratoire d'une fois et demie en introduisant des antioxydants puissants dans leur alimentation. Les antioxydants tels que la superoxyde dismutase, qui sont des enzymes, devraient être particulièrement efficaces. L'introduction de la superoxyde dismutase dans le corps des animaux les a protégés des effets toxiques de l'oxygène et a augmenté leur durée de vie. Cela donne l'espoir que les antioxydants peuvent être utilisés dans la lutte contre le vieillissement humain. Peut-être qu'après un certain temps, les personnes âgées les prendront de la même manière que les vitamines pour améliorer leur bien-être et ralentir le processus de vieillissement.
