ולנטינה רזומובה / שוטרסטוק

מדוע אנו מזדקנים? זו שאלה שמדדים מגרדים את הראש מזה עשרות שנים, אך לבסוף, אנו מתחילים לקבל כמה תשובות. הנה הסיפור עד כה.

אחת התיאוריות העתיקות ביותר של הזדקנות היא תורת הצטברות נזקים, שהוצע על ידי אוגוסט ויסמן בשנת 1882. תאים ואורגניזמים הם מערכות מורכבות עם מרכיבים רבים, כולם קשורים זה בזה באלגנטיות, אך מערכות מורכבות אלה שבירות ונשחקות בגלל ההצטברות ההדרגתית של נזק לטריליוני התאים בגופנו. ככל שהנזק גדל, הגוף לא יכול לתקן את עצמו באופן מלא, וכתוצאה מכך הזדקנות ומחלות זקנה.

רדיקלים חופשיים

גרסה של תיאוריית הצטברות הנזק הנקראת תורת ההזדקנות של הרדיקלים החופשיים הוצג לראשונה על ידי רבקה גרשמן ודניאל גילברט בשנת 1954 ופותח עוד יותר על ידי כימאי אמריקאי, דנהם הרמן, ב1956.

רדיקלים חופשיים הם תוצרי לוואי טבעיים של נשימה ומטבוליזם ונבנים בגופנו לאורך זמן. הרמן תיאר כי בגלל שנזק לתאים ורדיקלים חופשיים עולה עם הגיל, אולי רדיקלים חופשיים גורמים לנזק.

הרדיקלים החופשיים שאליהם התמקד הרמן מכונים "מינים של חמצן תגובתי" (ROS). הם נוצרים על ידי המיטוכונדריה של התא כאשר הם הופכים חומרים מזינים לאנרגיה לתפקוד התא.

איך המיטוכונדריה עובדת.

מדענים גילו כי ROS יכול לתקוף ולהגיב כאשר DNA, חלבונים ושומנים (שומנים) משנים את תכונותיהם ואת הפונקציה. בניסויים, הוכח כי הגדלת ייצור ה- ROS בשמרים, תולעים וזבובי פירות לקצר את חייהם.

התיאוריה של הרמן שלטה במדע תחום ההזדקנות בשנות התשעים וראשית שנות האלפיים. אבל אז כמה מחקרים החל סותר את התיאוריה. כאשר בעלי חיים, כגון סלמנדרות ועכברים, אם הושתקו גנים נוגדי חמצון (נוגדי חמצון הם חומרים המשמידים רדיקלים חופשיים), לא הייתה לכך שום השפעה על אורך החיים של היצור.

כדי ליישב בין ממצאים סותרים אלה, המדענים הציעו כי ROS עשוי לשמש אותות למגן אחר מנגנוני. או שמיקום אחר של ROS בתוך ה- תא עלול להוביל לתוצאות השונות. בעוד הנושא עדיין נידון, נראה כי תיאוריית הרדיקלים החופשיים עלולה לאבד שטח לתיאוריות אחרות של הזדקנות. אבל עם כל כך הרבה מחקרים שקשורים ל- ROS ו- המיטוכונדריה ל הְזדַקְנוּת כמו גם מחלות זקנה יש עדיין עילה למחקר נוסף.

השערה אבולוציונית למחלה

לפני שנמשיך במסע שלנו בתיאוריות ההזדקנות, עלינו לעשות סיבוב קטן במסדרונות הביולוגיה האבולוציונית.

גנים שולטים בין היתר בייצור חלבונים ובמאפיינים הפיזיים שלנו - מה שנקרא הפנוטיפ שלנו. הם יכולים להשתנות מוטציה. כל אחד מאיתנו נושא מוטציות רבות בגנים רבים. מרבית המוטציות הללו אינן משפיעות עלינו, אך לחלקן יש השפעות שליליות ואחרות, השפעות חיוביות.

אבולוציה לפי הברירה הטבעית מציע שאם גן (או מוטציה גנטית) מספק יתרון להישרדותו של האורגניזם, יש לו יותר סיכוי לעבור לדור הבא. אך אם מוטציה גנטית היא גרועה, רוב הסיכויים שהיא תבוטל במהלך האבולוציה.

למחלות רבות יש בסיס גנטי. זה אומר שהם נגרמים על ידי מוטציות גנטיות. אם זה המקרה, מדוע המוטציות הללו עדיין קיימות ואינן מסולקות על ידי הברירה הטבעית?

בשנת 1957, ביולוג אבולוציוני אמריקני בשם ג'ורג 'וויליאמס הציע פיתרון. על פי שלו השערת אנטיפולי פלוטרופיה, מוטציה גנטית יכולה לגרום למאפיינים טובים ורעים כאחד. אך אם הטוב גובר על הרע, המוטציה אינה מתבטלת.

לדוגמא, מוטציות הגורמות למחלת הנטינגטון משפרות את הפוריות ומפחיתות את הסיכון לסרטן; מוטציות הגורמות למחלות תאי מגל מגנות מפני מלריה; ומוטציות הקשורות סיסטיק פיברוזיס גם משפרות את הפוריות. אלה רק כמה דוגמאות בקרב רבים.

מוטציות אלו מועילות בשלב מוקדם בחיים - הן תורמות להתפתחות ולילדת ילדים - והופכות לפוגעות רק בהמשך החיים. אם הם טובים להישרדות ומייצרים את הדור הבא, זה עשוי להסביר את שימורם. זה יכול גם להסביר את ההתמדה של מחלות הרסניות שרבות מהן נפוצות בגיל מבוגר.

אך האם התיאוריה של וויליאמס יכולה להסביר את ההזדקנות? מה אם גנים, והחלבונים המיוצרים מגנים אלה, המועילים כשאנחנו צעירים, יהפכו אחר כך לגורם העיקרי להזדקנות? ואם זה המקרה, מה יכולים להיות החלבונים האלה?

תורת תפקוד יתר של הזדקנות

מיכאיל בלגוסקלוני, פרופסור לאונקולוגיה בניו יורק, הוצע בסביבות 2006 תשובה לשאלה זו. הוא הציע כי הגורם להזדקנות הם חלבונים (והגנים האחראים לייצורם), עם התפקיד לספר לתאים אם קיימים חומרים מזינים. חלק מחלבונים אלה הם אנזימים, המסייעים לתגובות כימיות לקרות בגופנו. ביניהם אנזים בשם TOR ..

כאשר האנזים TOR פעיל, הוא מורה על התאים לגדול. אנו זקוקים לכך בשלב מוקדם בחיים לצורך התפתחותנו והתבגרותנו המינית. אך אין צורך ב- TOR ברמות כה גבוהות בהמשך החיים. למעשה, תפקוד יתר (פעילות יתר) של TOR קשור למחלות רבות כולל סרטן.

אם TOR וגנים אחרים המרגישים חומרי תזונה הם שורש ההזדקנות, האם הם קשורים איכשהו לנזק או ל- ROS? הוכח שתפקוד יתר של TOR מגביר את צמיחת התאים אך במקביל מפחית את ההגנה מנגנוני, כולל נוגדי חמצון. המשמעות היא שניתן לראות כעת נזק כתוצאה מתפקוד יתר של כמה גנים - לא שורש ההזדקנות אלא התוצאה של זה.

התיאוריה החדשה המבוססת על השערת האנטגוניזם של הפליאוטרופיה מכונה כיום תורת הזדקנות בתפקוד יתר.

מחיר ששווה לשלם

We ו אחרים בודקים את תאוריית תפקוד ההיפר, ועד כה את תוצאות תתמוך בזה. ובכל זאת, בעוד שהתקדמות זו מבטיחה הבנה של שורשי ההזדקנות וכיצד ניתן למקד למחלות הקשורות לגיל, היא מראה גם על מורכבותה של תופעה. אך ככל שהצטברות ראיות, אנו מבינים כי ההזדקנות עצמה קשורה מאוד לאופן שבו אנו נעשים. זה קשור לצמיחה ולהתבגרות מינית שלנו. אולי הזדקנות היא מחיר שאורגניזמים צריכים לשלם כדי לשרוד כמין.

על המחבר

שארלמפוס (באביס) ראליסמרצה בכיר לביוכימיה, אוניברסיטת מזרח לונדון

מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.

הזמנת ספרים