Valentina Razumova / Shutterstock

ทำไมเราอายุ? เป็นคำถามที่นักวิทยาศาสตร์เกาหัวมานานหลายสิบปี แต่ในที่สุดเราก็เริ่มได้คำตอบ นี่คือเรื่องราวที่ผ่านมา

หนึ่งในทฤษฎีที่เก่าแก่ที่สุดของริ้วรอยคือ ทฤษฎีการสะสมความเสียหายเสนอโดย August Weisman ใน 1882 เซลล์และสิ่งมีชีวิตเป็นระบบที่ซับซ้อนที่มีองค์ประกอบมากมายเชื่อมต่ออย่างสง่างาม แต่ระบบที่ซับซ้อนเหล่านี้มีความเปราะบางและเสื่อมสภาพเนื่องจากการสะสมอย่างค่อยเป็นค่อยไปของ ความเสียหายในล้านล้านเซลล์ ในร่างกายของเรา เมื่อความเสียหายเพิ่มขึ้นร่างกายไม่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้อย่างเต็มที่ส่งผลให้ อายุและโรคของวัยชรา.

อนุมูลอิสระ

ทฤษฎีการสะสมความเสียหายรุ่นหนึ่งเรียกว่า ทฤษฎีอนุมูลอิสระของริ้วรอย ได้รับการแนะนำครั้งแรกโดย Rebeca Gerschman และ Daniel Gilbert ใน 1954 และได้รับการพัฒนาเพิ่มเติมโดยนักเคมีชาวอเมริกันชื่อ Denham Harman ใน 1956.

อนุมูลอิสระเป็นผลพลอยได้จากธรรมชาติของการหายใจและการเผาผลาญและสร้างขึ้นในร่างกายของเราเมื่อเวลาผ่านไป Harman ตั้งทฤษฎีว่าเพราะทั้งความเสียหายของเซลล์และอนุมูลอิสระเพิ่มขึ้นตามอายุบางที อนุมูลอิสระทำให้เกิดความเสียหาย.

อนุมูลอิสระ Harman มุ่งเน้นไปที่เรียกว่า "สายพันธุ์ออกซิเจนปฏิกิริยา" (ROS) พวกมันถูกสร้างโดยไมโตคอนเดรียของเซลล์เมื่อพวกมันเปลี่ยนสารอาหารให้เป็นพลังงานเพื่อให้เซลล์ทำงาน

ไมโตคอนเดรียทำงานอย่างไร

นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่า ROS สามารถโจมตีและตอบสนองกับ DNA โปรตีนและไขมัน (ไขมัน) ที่เปลี่ยนคุณสมบัติของพวกเขา และฟังก์ชั่น. ในการทดลองเพิ่มการผลิต ROS ในยีสต์หนอนและแมลงวันผลไม้ ร่นชีวิตของพวกเขา.

ทฤษฎีของ Harman เป็นศาสตร์แห่งศาสตร์แห่งความชราใน 1990s และ 2000 ยุคแรก แต่แล้วหลายครั้ง การศึกษา ข้อความที่เริ่ม ขัดแย้งกับทฤษฎี เมื่อสัตว์เช่น ซาลาแมนเดอร์และหนูมียีนต้านอนุมูลอิสระเงียบ (สารต้านอนุมูลอิสระเป็นสารที่ทำลายอนุมูลอิสระ) มันไม่มีผลกระทบต่ออายุการใช้งานของสิ่งมีชีวิต

ในการกระทบยอดการค้นพบที่ขัดแย้งเหล่านี้นักวิทยาศาสตร์เสนอว่า ROS อาจทำหน้าที่เป็นสัญญาณการป้องกันอื่น ๆ กลไก. หรือสถานที่ต่าง ๆ ของ ROS ภายใน เซลล์ อาจนำไปสู่ผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน ในขณะที่หัวข้อยังคงถกเถียงกันอยู่ดูเหมือนว่าทฤษฎีอนุมูลอิสระอาจสูญเสียพื้นดินกับทฤษฎีอื่น ๆ ของอายุ แต่ด้วยการศึกษามากมายที่เชื่อมโยงกับ ROS และ mitochondria ไปยัง ริ้วรอย และ โรคของวัยชรา ยังมีพื้นที่สำหรับการวิจัยเพิ่มเติม

สมมติฐานเชิงวิวัฒนาการสำหรับโรค

ก่อนที่เราจะเดินทางต่อไปเกี่ยวกับทฤษฎีความชราภาพเราต้องทำการอ้อมเล็ก ๆ ผ่านทางเดินของชีววิทยาวิวัฒนาการ

ยีนควบคุมเหนือสิ่งอื่นใดการผลิตโปรตีนและลักษณะทางกายภาพของเรา - ฟีโนไทป์ที่เรียกว่าของเรา พวกเขาสามารถเปลี่ยนผ่าน การกลายพันธุ์. เราแต่ละคนมีการกลายพันธุ์หลายอย่างในหลาย ๆ ยีน การกลายพันธุ์เหล่านี้ส่วนใหญ่ไม่ได้ส่งผลกระทบต่อเรา แต่บางคนมีผลกระทบเชิงลบและอื่น ๆ ผลบวก

วิวัฒนาการ โดยคัดเลือกโดยธรรมชาติเสนอว่าถ้ายีน (หรือการกลายพันธุ์ของยีน) ให้ประโยชน์สำหรับความอยู่รอดของสิ่งมีชีวิตมันมีโอกาสที่จะถูกส่งผ่านไปยังรุ่นต่อไป แต่ถ้าการกลายพันธุ์ของยีนไม่ดีโอกาสที่จะถูกกำจัดในช่วงวิวัฒนาการ

โรคหลายชนิดมีพื้นฐานทางพันธุกรรม นั่นหมายถึงพวกมันเกิดจากการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรม หากเป็นเช่นนั้นเหตุใดการกลายพันธุ์เหล่านี้จึงยังคงอยู่และไม่ถูกกำจัดโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติ

ใน 1957 นักชีววิทยาวิวัฒนาการชาวอเมริกันชื่อ George Williams เสนอวิธีแก้ปัญหา ตามที่เขา สมมติฐาน pleiotropy ปฏิปักษ์การกลายพันธุ์ของยีนสามารถส่งผลให้ทั้งลักษณะที่ดีและไม่ดี แต่ถ้าความดีมีค่ามากกว่าความไม่ดีการกลายพันธุ์จะไม่ถูกกำจัด

ตัวอย่างเช่นการกลายพันธุ์ที่ทำให้เกิดโรคฮันติงตันช่วยเพิ่มความอุดมสมบูรณ์และลดความเสี่ยงของโรคมะเร็ง การกลายพันธุ์ที่ทำให้เกิดโรคเซลล์เคียวป้องกันโรคมาลาเรีย และการกลายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องกับโรคปอดเรื้อรังยังช่วยเพิ่มความอุดมสมบูรณ์ เหล่านี้เป็นเพียงไม่กี่ ตัวอย่าง ในหมู่หลาย ๆ

การกลายพันธุ์เหล่านี้มีประโยชน์ในช่วงต้นของชีวิต - พวกเขามีส่วนในการพัฒนาและมีลูก - และกลายเป็นอันตรายในชีวิตต่อมา หากพวกเขาดีต่อการอยู่รอดและสร้างคนรุ่นต่อไปมันอาจจะอธิบายถึงการอนุรักษ์ของพวกเขา นอกจากนี้ยังสามารถอธิบายการคงอยู่ของโรคที่ทำลายล้างซึ่งส่วนใหญ่เป็นโรคที่พบได้บ่อยในผู้สูงอายุ

แต่ทฤษฎีของวิลเลียมส์สามารถอธิบายอายุตัวเองได้ไหม เกิดอะไรขึ้นถ้ายีนและโปรตีนที่สร้างจากยีนเหล่านี้ซึ่งมีประโยชน์เมื่อเราเป็นเด็กภายหลังกลายเป็นสาเหตุหลักของการเกิดริ้วรอย และถ้าเป็นอย่างนั้นโปรตีนเหล่านี้จะเป็นอะไร?

ทฤษฎีความผิดปกติของอายุมากขึ้น

Mikhail Blagosklonny ศาสตราจารย์ด้านเนื้องอกวิทยาในนิวยอร์ก เสนอรอบ 2006 คำตอบสำหรับคำถามนี้ เขาแนะนำว่าสาเหตุของริ้วรอยคือโปรตีน (และยีนที่รับผิดชอบในการสร้างมัน) โดยมีบทบาทในการบอกเซลล์หากมีสารอาหาร โปรตีนเหล่านี้บางตัวเป็นเอนไซม์ช่วยให้ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นในร่างกายของเรา ในหมู่พวกเขาเป็นเอนไซม์ที่เรียกว่า TOR ..

เมื่อเอนไซม์ TOR ทำงานมันจะสั่งการเซลล์ ที่สุด. เราต้องการสิ่งนี้ตั้งแต่อายุยังน้อยเพื่อการพัฒนาและการเจริญเติบโตทางเพศของเรา แต่ไม่จำเป็นต้องใช้ TOR ในระดับสูงเช่นนี้ในภายหลังในชีวิต ในความเป็นจริง hyperfunction (overactivity) ของ TOR นั้นเกี่ยวข้องกับโรคหลายอย่างรวมถึง โรคมะเร็ง.

ถ้า TOR และยีนตรวจจับสารอาหารอื่น ๆ เป็นรากของอายุแล้วพวกมันจะเชื่อมโยงกับความเสียหายหรือ ROS หรือไม่? มันแสดงให้เห็นว่า hyperfunction ของ TOR ช่วยเพิ่มการเจริญเติบโตของเซลล์ แต่ในขณะเดียวกันก็ช่วยลดการป้องกัน กลไกรวมถึงสารต้านอนุมูลอิสระ นั่นหมายความว่าความเสียหายสามารถมองเห็นได้จากการทำงานของ hyperfunction ของยีนบางตัว - ไม่ใช่สาเหตุของการเกิดริ้วรอย แต่เป็นผลมาจากมัน

ทฤษฎีใหม่ที่ตั้งอยู่บนสมมติฐานที่เป็นปฏิปักษ์ของ pleiotropy เป็นที่รู้จักกันในขณะนี้ว่า ทฤษฎี hyperfunction ของริ้วรอย.

ราคาคุ้มค่าการจ่าย

We และ คนอื่น ๆ กำลังทดสอบทฤษฎี hyperfunction และจนถึงตอนนี้ ผล สนับสนุนมัน ถึงกระนั้นในขณะที่ความก้าวหน้าเหล่านี้สัญญาว่าจะเข้าใจสาเหตุของการเกิดริ้วรอยและวิธีการกำหนดเป้าหมายโรคที่เกี่ยวข้องกับอายุ แต่ก็แสดงให้เห็นถึงความซับซ้อนของปรากฏการณ์ แต่เป็นหลักฐานสะสมเราตระหนักว่าตัวเองอายุมีการเชื่อมโยงอย่างมากกับวิธีที่เราทำ มันเชื่อมต่อกับการเติบโตและการเจริญเติบโตทางเพศของเรา บางทีการแก่ชราคือราคาที่สิ่งมีชีวิตต้องจ่ายเพื่อการมีชีวิตรอดในฐานะเผ่าพันธุ์

เกี่ยวกับผู้เขียน

Charalampos (Babis) Rallisอาจารย์อาวุโสด้านชีวเคมี มหาวิทยาลัย East London

บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.

books_aging