Ikääntyminen (biologia)
Ikääntyminen on luonnollisista syistä johtuvan kuoleman riskin lisääntymistä ajan myötä [1] , biologista prosessia, jossa kehon tai sen osien tärkeät toiminnot, erityisesti lisääntymis- ja uusiutumiskyky , heikkenevät ja menetetään asteittain . Ikääntymisen vuoksi keho sopeutuu vähemmän ympäristöolosuhteisiin, heikkenee ja menettää kykynsä taistella petoeläimiä sekä vastustaa sairauksia ja vammoja . Ihmisen ikääntymistä tutkivaa tiedettä kutsutaan gerontologiaksi ja sen osaa, joka tutkii suoraan ikääntymisen biologista puolta, kutsutaan biogerontologiaksi .
Ikääntymisen evoluutio on yksi biologian ratkaisemattomista mysteereistä. On monia teorioita , jotka selittävät ikääntymisen evoluutiolla. Yleisesti uskotaan, että pääasiallinen ikääntymisvauhdin taustalla oleva voima on eksogeeninen kuolleisuus ankarissa ympäristöissä, minkä vuoksi evoluutiopaineella on vain vähän vaikutusta ikääntymisen hidastavien muutosten valintaan. Mutaatiokertymäteorian mukaan haitalliset mutaatiot, joilla on kielteisiä vaikutuksia myöhemmässä iässä (lisäysjakson jälkeen), voivat kertyä passiivisesti ilman luonnonvalinnan vastustusta. Antagonistinen pleiotropiateoria lähestyy asiaa eri näkökulmasta ja viittaa siihen, että jos ikääntyminen tulee harvinaiseksi, luonnollinen valinta suosii geenejä, jotka tarjoavat enemmän hyötyä varhaisessa elämässä, mutta joilla voi olla negatiivinen vaikutus myöhemmin elämässä. Näitä teorioita yhdistää se tosiasia, että eksogeenisen kuolleisuuden kasvu johtaa elinajanodotteen evoluutionaaliseen lyhenemiseen ja päinvastoin. Nämä teoriat eivät kuitenkaan ole universaaleja, ja poikkeuksiakin on, ja eksogeenisen kuolevaisuuden esiintyminen joidenkin teoreettisesti kuolemattomien olentojen keskuudessa on ristiriidassa klassisten teorioiden kanssa [2] .
Termiä " ikääntyminen " voidaan käyttää kuvaamaan ihmisen ikääntymisen sosiaalisia vaikutuksia sekä kuvaamaan elottomien järjestelmien tuhoutumista, kuten metallien ikääntymistä .
Eri organismien ikääntyminen
Ikääntymisilmiö havaitaan jossain määrin lähes kaikissa elävissä organismeissa, lukuun ottamatta useita organismeja, joiden ikääntyminen on vähäistä . Noin 100-vuotiailla ihmisillä havaitaan myös vähäisen ikääntymisen ilmiö [3] .
Ikääntyminen ja lisääntyminen
Lisääntyminen on tärkeä toiminto organismien elämässä: kaikki muut elämänprosessit, erityisesti ikääntyminen ja kuolema , mukautuvat sen tarpeisiin. Ikääntymisprosessin ymmärtämiseksi on tärkeää korostaa yksittäisten ja monien lisääntymisstrategioiden välisiä eroja. Yhden sikiön organismit lisääntyvät yhdellä lisääntymistoimella koko organismin elinkaaren ajan. Useimmat monosyyttiset organismit ovat yksivuotisia ja kaksivuotisia , mutta hyönteisiä ja muutamia selkärankaisia , kuten vaaleanpunainen lohi ja ankeriaat , on paljon . Useita synnyttävät organismit sen sijaan lisääntyvät ajoittain eri sukupuolikypsyyden aikana, mikä yleensä muodostaa suurimman osan elämästä.
SingletonsMonosyyttisissä lisääntymismuodoissa ikääntyminen tapahtuu elinkaaren lopussa, minkä jälkeen organismi käy läpi erittäin nopean ikääntymisen vaiheen, joka johtaa organismin kuolemaan. Kasveissa vanhenemisvaihe on yleensä olennainen osa uusiutuvaa prosessia, joka on olennainen sen loppuunsaattamiseksi. Esimerkiksi siementen leviämiseen liittyy kypsymisprosesseja, hedelmien pudottamista ja siementen kuivumista, jotka ovat erottamattomia kasvin ikääntymisprosessista. Tämä nopea ikääntyminen johtuu tietyistä hormoneista , joiden tasot vaihtelevat kasvin kehitystilan ja ympäristöolosuhteiden mukaan. Jos esimerkiksi kasvin kasvuhormonin, auksiinin , vapautuminen estetään kokeellisilla menetelmillä, kasvi elää pidempään ja käy läpi epätavallisen pitkän ikääntymisen.
Samanlainen ikääntymiskuvio on havaittavissa joissakin hyönteisissä, jotka erottuvat kahdesta erilaisesta mukautuvasta väristrategiasta: suojaava väritys , joka peittää hyönteisen mahdollisilta saalistajilta, ja pelotevärjäys , joka yleensä osoittaa hyönteisen myrkyllisyyttä . Näillä kahdella esimerkillä sopeutumisesta on erilaiset optimaaliset lajien selviytymisstrategiat: Puolustavat hyönteiset kuolevat nopeammin lisääntymisen päätyttyä, mikä vähentää petoeläinten mahdollisuuksia oppia tunnistamaan ne – kun taas pelottavat hyönteiset elävät hyvin kauan lisääntymisen jälkeen, mikä lisää petoeläinten kykyä muistaa ne. . Molemmat sopeutumisstrategiat on löydetty Saturnuksen koiperheen edustajilta , jotka ovat osoittaneet, että niiden elinikää lisääntymisen jälkeen säätelee hormonijärjestelmä, joka myös säätelee hyönteisten lennon aikana viettämän ajan osuutta: suojaavaväriset koit viettävät enemmän aikaa lentävät, heikentyvät ja kuolevat nopeasti, kun taas pelottavan väriset koit lentävät vähemmän, säästävät energiaa ja elävät sen seurauksena pidempään [4] .
Useita organismejaUseita muotoja ovat useimmat selkärankaiset , useimmat pitkäikäiset hyönteiset , äyriäiset ja hämähäkit , pääjalkaiset ja kotijalkaiset sekä monivuotiset kasvit. Monosyyttisistä muodoista poiketen moniparous-organismien ei tarvitse käyttää kaikkia elinvoimaitaan lisääntymisvaiheen (pesimävaiheen) loppuun asti, jotta lisääntyminen onnistuisi, ja keskimääräinen elinikä suhteessa lisääntymisjaksoon vaihtelee varsin merkittävästi yksilöiden ja yksilöiden välillä. lajista riippuen: pienet jyrsijät ja luonnonvaraiset linnut käyttävät keskimäärin vain 10–20 prosenttia potentiaalisesta pesimäkaudestaan, kun taas valaat , norsut , apinat ja muut suuret nisäkkäät käyttävät luonnollisesti yli 50 prosenttia pesimäkaudestaan ja usein jopa selviytyä siitä.
Usein synnyttävissä organismeissa ikääntyminen on asteittaista ilman ilmeisiä erityisiä systeemisiä tai ympäristömekanismeja, jotka käynnistäisivät tämän prosessin. Ikääntyminen ilmenee ensisijaisesti elimistön lisääntymiskyvyn heikkenemisenä. Lajeilla, jotka saavuttavat kiinteän ruumiinkoon, lisääntymiskyvyn heikkeneminen alkaa varhain ja kiihtyy iän myötä. Suurilla matelijoilla , jotka saavuttavat sukukypsyyden vielä pieninä ja jatkavat kasvuaan pitkän lisääntymisjakson ajan, munien määrä kasvaa iän myötä melko pitkän ajanjakson aikana, mutta lopulta lakkaa kasvamasta ja vähenee vähitellen. Lisääntymisaika on tällaisissa tapauksissa lyhyempi kuin elinajanodote.
Toinen monisyntyisten organismien piirre on ikääntymisprosessin nopeuden riippuvuus lisääntymiskyvystä ja jälkeläisten selviytymisestä - hedelmällisimmät organismit vanhenevat paljon nopeammin kuin vähemmän hedelmälliset. Tämän riippuvuuden ansiosta eläimet, joiden elinajanodote on lyhyt, selviävät suurten jälkeläisten ansiosta ja hedelmättömät eläimet lukuisten lisääntymismahdollisuuksien vuoksi.
Usein synnyttävien organismien ikääntymisen matemaattiseen kuvaamiseen käytetään joskus ns. Gompertz-Maikhamin [4] (tai yksinkertaisesti Gompertzin) kuolleisuuslakia, jonka mukaan kuoleman todennäköisyys kasvaa eksponentiaalisesti iän myötä: , jossa x on ikä, ja p on suhteellinen kuoleman todennäköisyys tietyn ajanjakson aikana, a ja b ovat kertoimia. Näin ollen vakiotermin a puuttuessa populaation koko pienenee iän myötä kaksinkertaisen eksponentin [5] . Tämä laki on empiirinen eikä päde kaikkiin eläimiin eikä kaikkiin ajanjaksoihin, mutta se on yksinkertaisin eri organismien ikääntymisen vertailuun, ja siksi kerrointa b käytetään usein ikääntymisnopeuden indikaattorina.
![s(x)=exp[-m(b^{x}-1)]](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c26ed314af895c5a482ff82d45685acbacc6a108)
Gompertz-Makhamin laki on vain likimääräinen, ja se on voimassa keskimääräisellä ikäalueella. Nuoruuden alueella kuolleisuus on huomattavasti korkeampi kuin tässä laissa säädetään. Esimerkiksi pohjoinen turska voi munia jopa 6 miljoonaa munaa kutemisen aikana , mutta vain pieni osa niistä selviää sukukypsyyteen asti [6] . Tällainen kuolleisuus johtuu pääasiassa nuorten yksilöiden kyvyttömyydestä välttää petoeläimiä, taistella sairauksia vastaan, ja se voi myös olla seurausta synnynnäisistä epämuodostumista, eikä se ole seurausta ikääntymisestä. Myöhäisen iän alueella päinvastoin kuolleisuus laskee verrattuna Gompertzin lakiin, tarkemmin sanottuna kuoleman todennäköisyyden poistuminen aikayksikköä kohti tasangolle [7] . Kuten lapsikuolleisuuden tapauksessa, tämä on yleinen laki, jota noudatetaan jopa elottomassa luonnossa [8] . Ja vaikka yksi mahdollinen selitys tälle ilmiölle voisi olla väestön heterogeenisyys, nykyiset tiedot osoittavat selvästi, että kuolleisuuden tasanteella on yhteys ikääntymisprosessin hidastumiseen [9] .
Moniparous -organismeissa populaatiodynamiikan tekijöiden vaikutus replikatiivisen (generatiivisen linjan solut) ja somaattisen (kehon) ikääntymisen kehitykseen on ilmeinen. Yksilön suhteellinen osuus tuotteliaan populaation koon kasvuvauhdissa vähenee iän myötä lisääntymiskyvyn heikkeneessä. Nämä tosiasiat viittaavat siihen, että yhdestä yksilöstä on optimaalinen jälkeläisten koko. Kuinka paljon tämä voi ohjata tietyn ikääntymisen kehitystä tai suojautumiskeinoja muista syistä johtuvaa ikääntymistä vastaan, on edelleen avoin kysymys, josta ei ole yksimielisyyttä tutkijoiden kesken [4] .
Ikääntyminen eri taksonomisissa ryhmissä
Monisoluiset eläimetEläinten ikääntymisvaikutukset näkyvät yleensä vain suojatuissa ympäristöissä (kuten laboratorioissa ja eläintarhoissa ). Luonnollisissa olosuhteissa saalistus , sairaus tai ravinnon puute on hallitseva kuolinsyy, joten ikääntyminen on erittäin harvinaista. Yleissääntönä on, että eläimen luonnollinen elinikä on vain hieman pidempi kuin aika, joka kuluu murrosikään, ja enimmäiselinikä ennen vanhuuteen kuolemista on useita kertoja pidempi (sääntöön on kuitenkin muutamia poikkeuksia). Seuraavassa taulukossa on esitetty joidenkin organismien kirjatun enimmäiselinajan arvot ennen kuolemaa vanhuudesta, taulukko on koottu pääasiassa suojatuissa olosuhteissa saatujen tietojen perusteella.
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
.
b Ihminen osaa käyttää lääketieteen palveluja , lisäksi tapaukset henkilön pitkästä iästä dokumentoidaan paljon paremmin. Tämän seurauksena ihmisten elinikä näyttää olevan pidempi kuin vastaavien eläinten.toukka voi elää jopa 2-3 vuotta .
- Elinajanodotteeseen vaikuttavat tekijät.
Elinajanodote vaihtelee suuresti eläinlajeittain . Useat tekijät vaikuttavat siihen. Useimmissa tapauksissa elinajanodote riippuu eläimen hedelmällisyydestä: mitä enemmän jälkeläisiä se antaa, sitä vähemmän se elää. Lisäksi elinikä riippuu eläimen koosta, sen aivojen koosta ja metabolisesta aktiivisuudesta . Esimerkiksi pienemmillä eläimillä on yleensä lyhyempi elinikä ja suuremmilla eläimillä pidempi elinajanodote.
Yksinkertaisimmat eläimetJotkut alemmat eläimet käytännössä välttävät ikääntymistä uusimalla soluja nopeasti kaikissa kehon kudoksissa, mikä on mahdollista yksinkertaisen ja hajautetun kehon rakenteen ansiosta. Esimerkkejä tällaisista organismeista ovat merivuokot ja makean veden hydrat . Vuonna 1998 julkaistussa tutkimuksessa [11] osoitettiin, että ulkoisten sytologisten merkkien ja lisääntymiskyvyn mukaan hydra ei osoittanut ikääntymisen merkkejä koko tutkimuksen aikana 4 vuoteen. Vaikka hän voi periaatteessa ikääntyä, ero elinajanodotteen ja murrosiän saavuttamisajan välillä, joka on vain noin viikko, on erittäin merkittävä.
Hitaasti vanhenevat selkärankaisetVaikka ikääntyminen on ilmeistä useimmissa eläimissä, se ei ole merkittävää joillakin eläimillä. Jotkut suuret matelijat, erityisesti kilpikonnat , ovat esimerkkejä tällaisista eläimistä . Esimerkiksi Galápagos-kilpikonna ( Geochelone nigra ) voi elää jopa 177-vuotiaaksi [12] , ja jotkut kalat, kuten sammet , elävät yli 150 vuotta [13] . Näiden eläinten elinikä ja ikääntyminen ovat kuitenkin hyvin huonosti ymmärrettyjä. Lisäksi näiden organismien energiankulutus on pitkälläkin iällä mitätön, paljon pienempi kuin nisäkkäiden. Lisäksi näiden eläinten koko kasvaa vähitellen jopa murrosiän saavuttamisen jälkeen, mikä antaa heille mahdollisuuden laimentaa ikääntyviä kehon soluja uusilla.
NisäkkäätElinajan suhde taksonomiseen ryhmään nisäkkäillä on parhaiten tutkittu . Kädelliset ovat yleensä pisimpään elävä ryhmä, vaikka joillakin pienillä uuden maailman apinoilla on lyhyt elinikä. Hiirijyrsijät ovat lyhytikäisiä, kun taas oravajyrsijät saavuttavat kolme kertaa hiiren iän. Elinikä riippuu kolmesta erillisestä tekijästä: aivojen painosta, ruumiinpainosta ja aineenvaihduntanopeudesta [ 4] [14] . Elinajanodotteen riippuvuus näistä tekijöistä voidaan ilmaista empiirisen yhtälön muodossa: L = 5,5 E 0,54 S −0,34 M −0,42 . Nisäkkäiden elinikä (L) vuosina riippuu aivojen massasta (E) ja ruumiinmassasta (S) grammoina sekä aineenvaihduntanopeudesta (M ) kaloreita grammaa kohden tunnissa . E:n positiivinen eksponentti (0,54) osoittaa, että nisäkkäiden pitkäikäisyys korreloi vahvasti ja positiivisesti aivojen koon kanssa ruumiin koosta tai aineenvaihduntanopeudesta riippumatta. Negatiivinen korrelaatiokerroin aineenvaihduntanopeuden kanssa osoittaa, että elinajanodote lyhenee organismin toiminnan lisääntyessä. Negatiivinen korrelaatio ruumiinpainon kanssa osoittaa, että suurempien eläinten taipumus elää pidempään ei johdu suuremmasta ruumiin koosta, vaan suuremmasta aivomassasta.
Tyypillinen suhde on jonkin verran rikottu koirarodujen kohdalla . Suuremmat koirarodut, vaikka saavuttavat murrosiän hitaammin, elävät paljon lyhyempää elämää, mikä on noin 2-kertainen ero suurimman ja pienimmän rodun välillä. Tämä esimerkki oli ensimmäinen havainto, joka osoitti, että valinta voi periaatteessa muuttaa elinikää.
LinnutSamanlainen L:n riippuvuus E:stä, S:stä ja M:stä pätee myös lintuihin , mutta linnut elävät yleensä nisäkkäitä pidempään korkeammista ruumiinlämpötiloista ja aineenvaihdunnan nopeuksista huolimatta.
MatelijatSuurten matelijoiden elinajanodote ylittää vastaavan kokoisten nisäkkäiden elinajanodote, mutta niiden luonnollisen aineenvaihdunnan nopeus on kymmenen kertaa pienempi. Näin ollen kokonaisenergian menetys elämän aikana matelijoilla on pienempi kuin nisäkkäillä.
NiveljalkaisetEri niveljalkaisten lajien elinikä voi vaihdella useista päivistä useisiin vuosikymmeniin. Kaikkein lyhytikäisillä hyönteisillä on yksi lyhyt lisääntymisvaihe; pitkäikäiset hämähäkit ja äyriäiset ovat tuottelias, ja niillä on vuotuinen lisääntymiskierto.
EnergiakustannuksetSuuret eläimet, joilla on kehittyneet aivot, erityisesti kädelliset , tuottavat suurimman määrän energiaa elämänsä aikana. Esimerkiksi ihmisen kokonaisenergiantuotanto grammaa kudosta kohden on noin 1,2 miljoonaa kaloria, kun taas kotieläinten, kuten kissojen ja koirien , elämää varten vain 0,4 miljoonaa kaloria.
Yllä oleva suhde pätee lämminverisiin eläimiin . Kylmäveriset eläimet , jotka joutuvat päivittäiseen passiivisuuteen tai lepotilaan , voivat heikentää aineenvaihduntaa merkittävästi, usein yli kymmenen kertaa. Lauhkeiden leveysasteiden hyönteissyöjälepakkot ovat tunnetuin esimerkki - vaikka ne elävät yli 20 vuotta, lähes 80 prosenttia ajasta viettää syvässä horroksessa. Tästä johtuen niiden energiankulutus koko elämän ajan ei ylitä muiden pienten nisäkkäiden energiankulutusta.
SingletonsKuten jo on huomautettu, ikääntymismalli yksinäisillä yksilöillä on hyvin erilainen kuin nisäkkäillä. Yksi mielenkiintoisimmista esimerkeistä tästä ikääntymisestä on vaaleanpunaisen lohen elinkaari . Kalan normaali elinikä on noin kaksi vuotta. Lohenpoikaset kuoriutuvat makeassa vedessä , muuttavat alavirtaan mereen, missä ne viettävät suurimman osan elämästään. Murrosiän saavuttamisen jälkeen lohet siirtyvät ylävirtaan suurissa parvissa kutualueille , tällä matkalla kalojen vanhuutta ei vielä huomaa ja kalojen tulee olla erinomaisessa fyysisessä kunnossa kiivetäkseen koskien läpi. Kuitenkin jo viikko kutemisen jälkeen lohi kuolee vanhuuteen, mikä on helppo havaita lähes kaikkien kehon kudosten hajoamisesta. Vaikka elinikä vaihtelee huomattavasti sukulajien välillä, niillä kaikilla on vain yksi kutumahdollisuus, jonka jälkeen kaikki kalat kuolevat [15] .
Aikakausittain ilmestyvällä cicadalla ( Magicicada spp.), joka tunnetaan myös nimellä "17-vuotias heinäsirkka", on samanlainen ikääntymismalli . Sen toukat elävät maassa 17 vuotta, minkä jälkeen ne muuttuvat aikuisiksi siivekkäiksi hyönteisiksi , parittelevat, munivat ja kuolevat. Normaalisti kaikki satojen tuhansien neliökilometrien alueella "pesiössä" olevat hyönteiset saavuttavat aikuisiän 24 tunnin sisällä, mikä on luonnollisesti selviytymisstrategia, jonka tarkoituksena on estää lintuja ja muita petoeläimiä selviytymästä valtavasta määrästä. cicadasta, lisäksi hakua helpotetaan parittelukumppani. Aikuisten hyönteisten elinikä on vain muutama viikko [15] .
Nämä esimerkit havainnollistavat tapausta, jossa yksittäisissä muodoissa, jotka vaativat täyttä voimaa ja toimivuutta lähes koko loppuelämänsä ajan, ikääntyminen on erittäin nopeaa ja liittyy lisääntymisprosessin loppuunsaattamiseen, ja sitä ohjataan usein aktiivisesti suhteellisen yksinkertaisilla hormonaalisilla mekanismeilla. voi kehittyä luonnonvalinnan vaikutuksesta . Nämä erityiset geneettisesti kontrolloidut ikääntymisprosessit ovat ohjelmoidun elämän päättymisen malli, joka tapahtuu, kun tällainen ikääntyminen tarjoaa nuorille selviytymisedun. Mutta muissa tapauksissa yksittäisten organismien nopea ikääntyminen on seurausta niiden organismien ehtymisestä, joita ei enää tarvita lisääntymisen jälkeen.
Korvaamattomien elinten kuluminen. Joillekin eläimille kuolinsyy voi olla tärkeiden korvaamattomien elinten kuluminen, vaikka muu keho ikääntyy hieman. Esimerkiksi joidenkin kasvinsyöjien elinikää rajoittaa niiden hampaiden jauhaminen pureskellessa kovaa ruohoa . Samaan aikaan ihminen voi kasvattaa vain kaksi hammassarjaa, kun taas pisimpään elävälle kasvinsyöjälle, norsulle , voi kasvaa kuusi, jolloin kuluneet hampaat voidaan korvata uusilla. Suhteellisen hitaan ikääntymisen ja harvojen luonnollisten petoeläinten vuoksi norsut elävät kuitenkin usein ikään, jolloin viimeisetkin hampaat ovat kuluneet ja eläin kuolee nälkään [15] .
Kasvit| organismi | Elinikä (arvio) |
|---|---|
| Larrea tridentata ( Larrea tridentata ) | 11 000* [16] |
| Giant Sequoiadendron ( Sequoiadendron giganteum ) | 4000 [16] [17] |
| Kantotammi ( Quercus robur ) | 2000 [17] |
| lehtikuusi ( Larix decidua ) | 700 [17] |
| Ramson ( Allium ursinum ) | 8-10 [18] |
| maitovirna ( Astragalus utahensis ) | 3 [18] |
Kasvien tapauksessa organismin ikääntyminen ei ole yhtä selvää kuin eläimillä. Käsitteet, kuten ikääntyminen, kypsyminen , kuolema , kehitys , kloroosi , nekroosi , kuivuminen, ovat huonosti rajattuja ja usein päällekkäisiä [19] . Lisäksi ei ole selvää, mitä tehdä siemenille , jotka voivat säilyä melko pitkään ilman fysiologista aktiivisuutta, tai kasvinosille, jotka synnyttävät uusia kasveja kasvullisen lisääntymisen kautta . Elinikä vaihtelee suuresti kasvikunnan jäsenten välillä . Jotkut puulajit voivat elää useita satoja vuosia, kun taas jotkut nurmikasvit käyvät läpi elinkaaren muutamassa viikossa [20] .
Kasvien elinikää tarkasteltaessa on tärkeää ottaa huomioon, että solukuolleisuus on erittäin korkea koko kasvin elinkaaren ajan ja kudosten tai yksihedelmäisten organismien tapauksessa kokonaisten kasvien kuolemaa säännellään. hormonijärjestelmän avulla . Verisuonikasvien kasvu riippuu meristeemien aktiivisuudesta. Meristeemit koostuvat eläinten kantasolujen kaltaisista soluista ja ovat pääosin alkiokudoksia . Monien monihedelmäisten ( monivuotisten ) kasvien tapauksessa tämä kasvu voi jatkua lähes loputtomiin. Muu kasvikudos kuitenkin kuolee jatkuvasti. Esimerkiksi suurin osa puun massasta koostuu kuolleista puusoluista. Yksittäisten kasvien elinten, kuten lehtien , elinikä on huomattavasti lyhyempi kuin koko organismin. Lehdet ovat hyödyllisiä säilyttää vain, jos se edistää koko kasvin selviytymistä. Tämä näkyy lauhkeissa lehtikasveissa : kun päivänvalotunnit laskevat tai lämpötila laskee, kasveissa laukeaa ohjelmoitu solukuolema , mikä yleensä johtaa lehtien värin muutokseen ja niiden putoamiseen.
Tätä lehtien "keltaisuutta" kutsutaan kirjallisuudessa usein lehtien vanhenemiseksi tai vanhenemissyndroomaksi [21] . Ikääntymisprosessin kautta kuolevien lehtien ravintoaineet mobilisoituvat muiden kasvin osien käyttöön, jolloin ne voivat kasvaa. Ravinteiden, pääasiassa typen , saatavuus on tärkein kasvua rajoittava tekijä. Lisäksi kasvit eivät voi muuttaa asemaansa maaperässä ja siten hyödyntää saatavilla olevia mineraaleja. Seurauksena on voimakas evoluutiopaine elämän kannalta välttämättömien komponenttien kierrätysjärjestelmien kehittämiseen.
On monia tekijöitä, jotka voivat käynnistää ikääntymisen ja ravinteiden kierrätysohjelman. Joissakin lajeissa se voi aiheuttaa ravinteiden tarpeen muualla, kuten siementen kehityksessä [22] . Myös lehtien tai muiden kasvinosien kuolemisohjelma voi johtua niiden tuottavuuden asteittaisesta heikkenemisestä ajan myötä fotosynteesilaitteiston tai näiden kehon osien verisuonijärjestelmän ikääntymisen vuoksi, kuten kasvien ikääntymisprosessi. eläimet [20] [21] .
Kasveissa tapahtuu samanlaista ikääntymisprosessia kuin moniparisten eläinten ikääntyminen ilman ohjelmoitua ikääntymistä. Tälle prosessille on tunnusomaista solurakenteen muutokset, jotka ovat samankaltaisia kuin muutokset eläinsolujen rakenteessa. Hajua tuottavien kasvien haju vähenee .
Yksisoluiset organismitYksisoluiset organismit, kuten monisoluiset organismit, vanhenevat. Niitä tutkitaan intensiivisesti, koska niiden ikääntyminen muistuttaa monisoluisten organismien solujen ikääntymistä. Solujen ikääntymisen tutkimisen malliorganismina on orastava hiiva ( Saccharomyces cerevisiae ), jolla on eukaryoottien tavoin samanlaisia biokemiallisia prosesseja kuin korkeampien eläinten ja kasvien vanhenevissa soluissa. Tutkimuksia on tehty myös joidenkin bakteerien , erityisesti E. colin ja Caulobacter crescentuksen , osalta .
Yksisoluisissa organismeissa on tutkittu kahta erilaista ikääntymisprosessia [23] . Ensimmäinen on emosoluspesifinen ikääntyminen solun jakautumisen aikana , jolloin emosolu vanhenee, kun taas tytärsolu nollaa solun kellon (nuorenee) jokaisen jakautumisen yhteydessä. Emosolun ikääntyminen ilmenee solusyklin asteittaisena hidastumisena , jonka jälkeen solu menettää kyvyn uusiin jakautumiseen, ns. replikatiiviseen vanhenemiseen . Tämä prosessi löydettiin ensin soluista, joissa on epäsymmetrinen jakautuminen, eli orastavassa hiivassa, ja sitten epäsymmetrisessä Caulobacter crescentus -bakteerissa , jossa emosolun määritelmä on ilmeinen [24] . Myöhemmin solujakautumisen havainnot mahdollistivat emosolun määrittämisen organismissa symmetrisellä jakautumisella - E. coli -bakteerilla , jossa emosolu on "vanhan pään" solu, vaikka myöhemmin havaittiin pieniä morfologisia eroja äiti- ja tytärsolujen välillä. löydettiin myös [25] .
Ikä tässä tapauksessa määräytyy solun läpikulun jakojen lukumäärän mukaan, ei kalenteriajan mukaan. Villityypin laboratoriohiivan ( Saccharomyces cerevisiae ) tyypillinen keskimääräinen elinikä on noin 25 sukupolvea. Yksittäisten solujen eliniän jakautumisfunktio noudattaa Gompertzin lakia, samoin kuin korkeampien eläinten elinikää [23] . Caulobacter crescentus -bakteerin keskimääräinen elinikä on 100-130 jakautumista [24] .
Toinen näissä kolmessa malliorganismissa havaittu ikääntymisprosessi on kronologinen solujen ikääntyminen, joka tunnetaan paremmin ehdollisena ikääntymisenä (johtuen siitä, että tämä prosessi tapahtuu vain tietyissä ympäristöolosuhteissa). Tämä prosessi ilmenee solujen elinkelpoisuuden asteittaisena hajoamisena ja menettämisenä stationaarivaiheen aikana [23] [26] [27] .
Hiivaa esimerkkinä käytettäessä havaittiin, että kuten emosoluille ominaisen replikatiivisen ikääntymisen prosessi, ehdollinen ikääntyminen on sekä solunsisäisten rakenteiden kulumisprosessi että geneettinen ohjelma. Esimerkiksi kiinteässä vaiheessa oleva soluseinä käy läpi sarjan geneettisesti ohjelmoituja rakenteellisia muutoksia organismin elinkelpoisuuden ja eliniän lisäämiseksi. Mutta lopulta solu vanhenee ja kuolee [23] .
Pitkäikäisyyden periytyminen
Pitkäikäisyyden periytyminen eläinpopulaatioissa, kuten hedelmäkärpäsissä ja hiirissä , voidaan määrittää vertaamalla luonnollisten populaatioiden ja joidenkin mutanttien ja hybridien elinaikataulukoita . Kokeellisten tietojen mukaan noin 30 prosenttia naisten ja 20 prosenttia miesten eliniän vaihtelusta määräytyy geneettisesti. Nämä arvot ovat samankaltaisia kuin sellaisten fysiologisten ominaisuuksien perinnöllisyys, kuten munittujen munien määrä ja kotieläinten maidontuotanto [4] .
Gompertz-funktion eksponentiaalinen kerroin osoittaa ikääntymisnopeuden. Lajien väliset pitkäikäisyyden erot johtuvat ensisijaisesti eroista ikääntymisvauhdissa, ja siksi ne ilmaistaan eroina tässä kertoimessa.
Saman lajin eri hiirkantojen kuolleisuustaulukoiden vertailu osoittaa, että kantojen väliset erot määräytyvät ensisijaisesti eroista Gompertz-funktion iästä riippumattomassa jäsenessä. Jos viivat eroavat toisistaan vain iästä riippumattomalla termillä, lyhyempiikäisillä viivoilla on korkeampi kuolleisuus, joka on vakiomäärällä suurempi koko elämän ajan, mikä ilmenee Gompertzin funktion pystysuuntaisena siirtymänä. Usein tapahtuu, että kahden luonnollisen linjan ensimmäisen sukupolven hybridit (F1) elävät pidempään kuin kumpikaan vanhempi. Vaikka tällaisten hybridien biokemiallisia prosesseja koskevia tutkimuksia ei ole tehty, elinikätaulukot osoittavat, että hybridit eroavat vanhempainlinjoista vain iästä riippumattoman jäsenen suhteen, mutta eivät ikääntymisnopeuden muutoksessa. Muut tutkimukset ovat myös osoittaneet, että suuri osa hiirikantojen eliniän vaihteluista johtuu eroista perinnöllisissä alttiuksissa tietyille sairauksille.
Ihmisten pitkäikäisyyden periytymistä on vaikeampi tutkia, koska elinikään vaikuttavat sosioekonomiset ja muut ulkoiset tekijät, jotka vaikeuttavat lähisukulaisten välisiä korrelaatioita . Tutkimukset osoittavat kuitenkin jonkin verran, vaikkakin pientä, elinajanodoteperinnöllisyyttä ja alttiutta sairastua sairauksiin, kuten syöpään ja sydänsairauksiin, mikä johtuu ensisijaisesti siitä, että identtisillä (geneettisesti identtisillä) kaksosilla on todennäköisemmin samanlainen esiintyvyys näistä sairauksista kuin veljellisillä (geneettisesti ). eri) kaksoset, vastaavasti.
Kehon muutokset ikääntymisen aikana
Ikääntymisen fysiologia
Nisäkkäissä tapahtuvia muutoksia on parasta tutkia ensisijaisesti näiden organismien ja ihmissuhteiden vuoksi, mutta myös siksi, että ikääntymisen oireet ovat voimakkaimpia näissä lajeissa.
Kaikki nisäkkäät ovat monisyntyisiä organismeja, joissa ikääntyminen etenee hitaasti ja kattaa lähes kaikki kehon järjestelmät. Yleisiä muutoksia ovat kehon päämassan (elävät solut ja luut ) väheneminen ja kokonaismassan lisääntyminen kehon rasva- ja vesipitoisuuden lisääntymisen vuoksi. Perusaineenvaihdunta eli aineenvaihdunnan vähimmäistaso laskee kaikissa kudoksissa, kuten myös vapaaehtoisen aktiivisuuden taso, mutta jälkimmäinen riippuu suuresti eläimen tyypistä ja edellisen jakson harjoituksesta.
Solujen ikääntyminenSolutasolla ikääntyminen ilmenee solujen jakautumisen hidastumisena . Osa tästä vaikutuksesta johtuu somaattisten solujen jakautumisen niin kutsutusta Hayflick-rajasta . Tämä raja johtuu aktiivisen telomeraasin puuttumisesta , mikä aiheuttaa kromosomien loppuosien , telomeerien , lyhenemisen jokaisen jakautumisen myötä. Ihmisellä somaattinen solu voi jakautua noin 52 kertaa, minkä jälkeen telomeerit katoavat ja solut aloittavat apoptoosiohjelman , solujen "itsemurhan". Vaikka Hayflick-rajaa pidetään pääasiallisena syynä solujen jakautumisnopeuden hidastumiseen, jopa kantasoluista , joista tämä raja puuttuu, tulee vähemmän aktiivisia, hidastavat jakautumistaan ja erilaistuvat somaattisiksi soluiksi harvemmin. Vakava syy solujen ikääntymisen edistymistä hidastaa on se, että tämän alan tutkimusta tehdään pääasiassa suurella solupopulaatiolla jollain solupopulaation kasvuhetkellä. Tämä lähestymistapa ei kuitenkaan salli meidän jäljittää koko muutossarjaa alkaen niiden esiintymisestä yksittäisissä soluissa ja päättyen näiden muutosten laajenemiseen solupopulaatiossa. [28] Katso myös: [29]
Solujen sukututkimusIhmiset ja hiiret ovat nisäkäslajeja, joiden elinajanodote ja syövän ilmaantuvuus eroavat toisistaan jyrkästi, mikä on useita suuruusluokkaa suurempi jyrsijöillä kuin ihmisillä. Solufenotyyppimuutosten vertailu ihmisissä ja hiirissä tarjoaa uutta tietoa geneettisistä prosesseista, jotka johtavat ikääntymiseen ja transformaatioon [28] . Yksittäisten solujen ja niiden jälkeläisten fenotyypin muutosten tutkimiseksi tuotettujen videotallenteiden analyysi elävien soluviljelmien tietokonevideofilmeistä [30] mahdollisti solujen sukuluetteloiden [31] laatimisen, jotka muistuttavat ihmisen genetiikan sukuluetteloita. Progenitorisoluja ja niiden jälkeläisiä on tutkittu useiden sukupolvien ajan monin tavoin. Jopa 20 parametria otettiin huomioon, kuten solun pinta-ala ja muoto, mitoosit ja solukuolema, epänormaalit mitoosit, tumien koko ja lukumäärä, klasmatoosi, soluliikkeiden nopeus ja luonne jne. [28]
Iho ja sidekudosRistisidosten muodostuminen kollageenimolekyylien , nisäkkään kehon tärkeimmän rakenteellisen solujen välisen proteiinin, ja sileän lihaksen ja verisuonten seinämien kalkkeutumisen välillä lisää sidekudoksen jäykkyyttä . Samalla tapahtuu luuston luiden kalkinpoisto, jonka seurauksena luut ohenevat, heikkenevät ja heikkenevät. Selkärangan ruston ohenemisen vuoksi kehon pituus pienenee.
HermostoUseimmissa kudoksissa tapahtuu solujen ja jopa kokonaisten rakenteiden surkastumista , mikä on erityisen havaittavissa joissakin hitaasti palautuvissa kudoksissa, pääasiassa keskushermostossa . Vaikka jopa perifeeristen hermosäikeiden määrä ihmisessä vähenee 20 prosenttia 90 ikään mennessä, aivokuoren solut kärsivät eniten . Tämä hermosolujen menetys on pääasiallinen syy ikääntyneiden henkiseen rappeutumiseen, vaikka hapen saantia on myös jonkin verran . Myös prionien kaltaisten proteiinien kertyminen lisääntyy, mikä johtaa ihmisten dementiaan sekä Alzheimerin ja Parkinsonin tauteihin .
Aineiden kerääntyminen, joilla ei ole positiivista rooliaLisäksi monille kudoksille on ominaista inerttien ja mahdollisesti vaarallisten aineiden kerrostumat. Esimerkiksi pigmentti lipofuskiini , jota ei esiinny nuoruudessa, vanhuudessa on jopa 3% sydänlihaksen massasta . Verisuonissa tunnetaan myös kerrostumia - ateroskleroosi .
Myös hormonitoiminnan muutokset ovat havaittavissa , mikä hidastaa reagointia ulkoisen ympäristön muutoksiin, minkä seurauksena elimistö tulee herkemmäksi haitallisille tekijöille ( stressille ).
ImmuunijärjestelmäImmuunijärjestelmän ikääntymisen vuoksi autoimmuunireaktioiden todennäköisyys kasvaa kateenkorvasta riippuvan alajärjestelmän yleisen toiminnan heikkenemisen myötä . Tämän seurauksena, kun kasvainten kehittymisen todennäköisyys syöpäsoluista kasvaa, kasvaa myös autoimmuunisairauksien riski .
Ikääntymisen genetiikka
Eukaryoottisen ikääntymisen genetiikkaIkääntymisen aikana solut käyvät läpi sarjan geneettisiä muutoksia, jotka tavalla tai toisella vaikuttavat ikääntymisprosessin kulkuun. Eukaryoottien ikääntymistutkimuksia on suoritettu käyttämällä erilaisia malliorganismeja, kuten kotihiirtä ( Mus musculus ), hedelmäkärpästä ( Drosophila melanogaster ), sukkulamatoa Caenorhabditis elegans , sientä Podospora anserina ja hiivaa Saccharomyces cerevisiae . Näiden organismien tutkimukset ovat paljastaneet ainakin kahden ikääntymisen aikana aktivoituvan polun olemassaolon.
| Podospora | Saccharomyces | Caenorhabditis | Drosophila | Hiiri |
|---|---|---|---|---|
| grisea | LAG1 | daf-2 | sod1 | Prop-1 |
| LAC1 | ikä-1 / daf-23 | kissa 1 | p66shc | |
| RAS1 | daf-18 | mth | mclk1 | |
| RAS2 | teko-1 / teko-2 | |||
| PHB1 | daf-16 | |||
| PHB2 | daf-12 | |||
| CDC7 | ctl-1 | |||
| BUD1 | vanha-1 | |||
| RTG2 | sp-26 | |||
| RPD3 | clk-1 | |||
| HDA1 | mev-1 | |||
| SIR2 | ||||
| SIR4-42 | ||||
| UTH4 | ||||
| YGL023 | ||||
| SGS1 | ||||
| RAD52 | ||||
| FOB1 |
Yksi näistä reiteistä sisältää SIR2 -geenituotteen , NAD ±-riippuvaisen histonideasetylaasin . Hiivassa Sir2-proteiinia tarvitaan geenien repressioon kolmessa paikassa (paikassa): hiivan parituslokuksessa, telomeerigeeneissä ja ribosomaalisessa rDNA:ssa. Joissakin hiivalajeissa homologinen rekombinaatio rDNA-toistojen välillä johtaa rDNA-toistojen poissulkemiseen ja ekstrakromosomaalisen pyöreän rRNA:n (ECR tai ERC, englannista. Exctachtomosomal rRNA circles ) syntymiseen. Nämä ECR:t replikoituvat ja kerääntyvät ensisijaisesti emosoluun jakautumisen aikana ja aiheuttavat solun vanhenemista kilpailevan sitoutumisen kautta tärkeisiin tekijöihin. ECR:ää ei ole havaittu muissa hiivalajeissa (joilla myös esiintyy replikatiivista vanhenemista) eikä korkeammissa organismeissa, kuten ihmisissä. Ekstrakromosomaalista pyöreää DNA:ta (ecDNA, eccDNA) on löydetty matoista, kärpäsistä ja ihmisistä. eDNA:n roolia ikääntymisessä, jos sellaista on, ei tunneta.
Huolimatta siitä, että cDNA:n ja korkeampien organismien ikääntymisen välillä ei ole yhteyttä, Sir2-geenin homologien lisäkopiot pystyvät pidentämään sekä matojen että kärpästen elinikää. Mekanismit, joilla Sir2-homologit säätelevät korkeampien organismien elinikää, ovat edelleen epäselviä, mutta ihmisen SIRT1-proteiinin on havaittu deasetyloivan p53 :a , Ku70:tä ja transkriptiotekijöiden haarukkaperheen . SIRT1 voi myös säädellä muita asetyloituja proteiineja, kuten CBP/p300:aa, ja voi deasetyloida joitain histoniaminohappoja .
RAS1 ja RAS2 vaikuttavat myös hiivan ikääntymiseen ja niillä on ihmishomologeja. RAS2:n lisääntyneen ilmentymisen on osoitettu lisäävän hiivan pitkäikäisyyttä.
Useat muut geenit säätelevät hiivan ikääntymistä lisäämällä vastustuskykyä oksidatiiviselle stressille . Superoksididismutaasi, proteiini, joka suojaa solua mitokondrioiden reaktiivisten happilajien (ROS) vaikutuksilta , voi hidastaa hiivan vanhenemista, jos se ilmentyy voimakkaasti koko stationaarivaiheen ajan.
Insuliinin kaltaisella kasvutekijällä IGF-1 on tärkeä rooli korkeampien organismien ikääntymisen säätelyssä . Mutaatiot , jotka vaikuttavat matojen, kärpästen ja hiirten insuliinin kaltaiseen signaalireittiin , liittyvät usein pidentyneeseen elinikään. Tätä reittiä estää kalorirajoitus, ja se puolestaan vaikuttaa elinikään p53 / p21 / Akt -proteiineista riippuvan mekanismin kautta [32] .
Hiivassa Sir2-aktiivisuutta säätelee nikotinamidaasi PNC1. PNC1:n tuotanto lisääntyy transkription tasolla stressiolosuhteissa , kuten vähäkalorisen ruokavalion, lämpöshokin tai osmoottisen shokin aikana . Muuntamalla nikotiiniamidin niasiiniksi nikotiiniamidaasi käyttää nikotiiniamidia, joka estää Sir2-aktiivisuutta. Nikotinamidaasia on löydetty myös ihmisistä, joissa se tunnetaan nimellä PBEF ja jolla voi olla samanlainen tehtävä, ja PBEF:n erittynyt muoto, joka tunnetaan nimellä visfatiini , voi auttaa säätelemään seerumin insuliinitasoja . Ei kuitenkaan tiedetä, esiintyykö näitä mekanismeja myös ihmisillä, koska hiiren ja ihmisen fysiologiassa on merkittäviä eroja.
Sir2-aktiivisuuden on osoitettu lisääntyvän hiirten ruokavalion kalorirajoitusten olosuhteissa. Koska soluissa ei ole saatavilla glukoosia , syntyy enemmän vapaata NAD+:a, mikä johtaa Sir2:n aktivoitumiseen. Resveratroli , joissakin hedelmissä esiintyvä polyfenoli , pidentää hiivan, matojen ja kärpästen elinikää aktivoimalla Sir2:n ja matkimalla vähäkalorisen ruokavalion vaikutusta.
Joidenkin tietojen mukaan monien geenien ilmentymisen vaihtelut voivat myös edistää ikääntymisprosessia [33] . Yksittäisillä, geneettisesti identtisillä soluilla voi olla merkittävästi erilaisia vasteita ulkoisiin ärsykkeisiin ja huomattavasti erilainen elinikä, mikä osoittaa, että epigeneettisillä tekijöillä on tärkeä rooli geenien ilmentymisessä ja ikääntymisessä.
Bakteerien ikääntymisen genetiikkaBakteerien ikääntymisestä tiedetään paljon vähemmän huolimatta niiden yksinkertaisemmasta rakenteesta ja havainnoinnin helppoudesta. Bakteerien joukossa E. coli -bakteerien ehdollisen ikääntymisen (kronologinen ikääntyminen stationaarivaiheessa) aikana tapahtuvat muutokset tunnetaan paremmin [34] .
Suurin osa geneettisesti kontrolloiduista muutoksista ehdollisen ikääntymisen aikana E. colissa johtuu muutoksista sigmatekijän σs ekspressiotasossa, joka on vastuussa vaurioituneiden proteiinien korjaamiseen liittyvien geenien ilmentymisestä, kuten C. elegansin daf-16- geeni ja hiivan RAS -genomi. /P.K.A . _ σ s kilpailee toisen sigmatekijän, σ 70 :n kanssa, joka on vastuussa bakteerien kasvusta, eikä sitä koskaan ilmaista "täydellä vahvuudellaan". Siten bakteeri jatkaa rajoitettua kasvua jopa stationaarivaiheen olosuhteissa, mikä mahdollistaa sen nopean kasvun jatkamisen olosuhteiden muuttuessa, mutta haittana on, että σ s ei pysty selviytymään merkittävästä oksidatiivisesta stressistä . Siten σ 70 :n jäännösaktiivisuus stationaarifaasissa on esimerkki niin sanotusta antagonistisesta pleiotropiasta (katso alla ), eräänlaisesta geneettisestä järjestelmästä, joka kehittyy positiivisen vaikutuksen seurauksena joissakin elämänvaiheissa huolimatta negatiivisesta vaikutuksesta muita, harvinaisempia vaiheita.
Syitä ikääntymiseen
Tutkimuksen historia
Ensimmäiset yritykset ikääntymisen tieteelliseen selittämiseen alkoivat 1800- luvun lopulla . Yhdessä ensimmäisistä teoksista Weisman [35] ehdotti teoriaa ikääntymisen alkuperästä ominaisuutena, joka syntyi evoluution seurauksena . Weismanin mukaan "ei-ikääntyvät organismit eivät vain ole hyödyllisiä, ne ovat haitallisia, koska ne syrjäyttävät nuorten", minkä Weismanin mukaan olisi pitänyt johtaa evoluution aiheuttamaan ikääntymistä.
Tärkeä askel ikääntymisen tutkimuksessa oli professori Peter Medawarin raportti Lontoon Royal Societylle vuonna 1951 "An Unsolved Problem in Biology" [36] . Luennolla hän korosti, että eläimet luonnossa elävät harvoin sellaiseen ikään, jolloin ikääntymisen huomaa, joten evoluutio ei voi vaikuttaa ikääntymisen kehittymiseen. Tämä työ merkitsi uusien tutkimusten sarjan alkua.
Seuraavien 25 vuoden aikana tutkimus oli pääasiassa kuvailevaa. 1970-luvun lopulta lähtien on kuitenkin syntynyt suuri määrä teorioita, jotka ovat yrittäneet selittää ikääntymistä [37] . Esimerkiksi Caleb Finchin vuonna 1990 julkaisemassa kuuluisassa tätä aihetta käsittelevässä kirjallisuuden katsauksessa oli noin 4 tuhatta viittausta [38] . Vasta 1990-luvun lopulla tilanne alkoi selkiytyä, ja useimmat kirjoittajat alkoivat tehdä yleisiä johtopäätöksiä.
Kaikki ikääntymisen teoriat voidaan jakaa ehdollisesti kahteen suureen ryhmään: evoluutioteorioihin ja satunnaisiin soluvaurioihin perustuviin teorioihin. Ensimmäiset uskovat, että ikääntyminen ei ole elävien organismien välttämätön ominaisuus, vaan ohjelmoitu prosessi. Heidän mukaansa ikääntyminen on kehittynyt evoluution seurauksena joidenkin hyötyjen vuoksi, joita se tuo koko väestölle . Sitä vastoin vaurioteoriat viittaavat siihen, että ikääntyminen on seurausta luonnollisesta prosessista, jossa vauriot kerääntyvät ajan mittaan, jota vastaan keho yrittää taistella, ja erot ikääntymisessä eri organismeissa ovat seurausta tämän taistelun erilaisesta tehokkuudesta. Jälkimmäistä lähestymistapaa pidetään nykyään vakiintuneena ikääntymisen biologiassa [39] [40] [41] . Jotkut tutkijat kuitenkin puolustavat edelleen evoluutioteoriaa [15] , ja toiset jättävät täysin huomiotta jaon evoluutio- ja vahinkoteorioihin. Jälkimmäinen väite on osittain seurausta terminologian muutoksesta: joissakin viimeaikaisissa kirjoituksissa termi "evoluutioteoriat" ei viittaa "ohjelmoidun ikääntymisen" teorioihin, jotka viittaavat ikääntymisen evolutionaariseen esiintymiseen hyödyllisenä ilmiönä, vaan lähestymistapaan, joka kuvaa, miksi organismien pitäisi ikääntyä, toisin kuin kysymys ikääntymisen biokemiallisista ja fysiologisista perusteista.
Miksi ikääntyminen tapahtuu
Evoluutiogeneettinen lähestymistapaGeneettisen lähestymistavan perustan muodostavan hypoteesin ehdotti Peter Medawar vuonna 1952 [36] , ja se tunnetaan nykyään " mutaatiokertymäteoriana " . Medawar huomasi, että eläimet elävät hyvin harvoin sellaiseen ikään, jolloin ikääntyminen on havaittavissa. Hänen ajatuksensa mukaan myöhemmillä elämänjaksoilla ilmaantuviin ja sukusolumutaatioiden seurauksena syntyviin alleeliin kohdistuu melko heikko evoluutiopaine, vaikka ominaisuudet, kuten selviytyminen ja lisääntyminen, kärsivät niiden toiminnan seurauksena . Siten nämä mutaatiot voivat kertyä genomiin useiden sukupolvien ajan. Kuitenkin jokainen, joka on onnistunut välttämään kuoleman pitkään, kokee niiden vaikutukset, jotka ilmenevät ikääntymisenä. Sama pätee suojeltuissa olosuhteissa oleviin eläimiin.
Myöhemmin, vuonna 1957, D. Williams [42] ehdotti pleiotrooppisten geenien olemassaoloa, joilla on erilainen vaikutus organismien selviytymiseen eri elämänjaksojen aikana, eli ne ovat hyödyllisiä nuorella iällä, kun luonnonvalinnan vaikutus on vahva, mutta haitallinen myöhemmin, kun luonnonvalinnan vaikutus on heikko. Tämä ajatus tunnetaan nykyään nimellä " antagonistic pleiotropy " ( englanniksi: Antagonistic pleiotropy ).
Yhdessä nämä kaksi teoriaa muodostavat perustan nykyaikaisille käsityksille ikääntymisen genetiikasta [41] . Vastuullisten geenien tunnistaminen on kuitenkin onnistunut vain vähän. Todisteet mutaatioiden kertymisestä ovat edelleen kiistanalaisia [43] , kun taas todisteet pleiotrooppisista geeneistä ovat vahvempia, mutta niitä ei ole perusteltu hyvin. Esimerkkejä pleiotrooppisista geeneistä ovat telomeraasigeeni eukaryooteissa ja sigmatekijä σ 70 bakteereissa. Vaikka monien geenien tiedetään vaikuttavan eri organismien elinikään, muita selkeitä esimerkkejä pleiotrooppisista geeneistä ei ole vielä löydetty [44] .
Evoluutiofysiologinen lähestymistapaAntagonistisen pleiotropian teoria ennustaa, että täytyy olla pleiotrooppisia geenejä, joiden luonnollinen valinta johtaa ikääntymisen alkamiseen. Useita geenejä, joilla on pleiotrooppinen vaikutus eri elämänvaiheissa, on todellakin löydetty - sigma-70 E. colissa , telomeraasi eukaryooteissa, mutta suoraa yhteyttä ikääntymiseen ei ole osoitettu, eikä myöskään ole osoitettu, että tämä on tyypillinen ilmiö kaikille organismeille, vastuussa kaikesta.ikääntymisen vaikutukset. Toisin sanoen näitä geenejä voidaan pitää vain ehdokkaina teorian ennustamaan geenien rooliin. Toisaalta useita fysiologisia vaikutuksia esitetään määrittämättä niistä vastuussa olevia geenejä. Usein voimme puhua kompromisseista, jotka ovat samankaltaisia kuin antagonistisen pleiotropian teoria ennustaa, määrittelemättä selkeästi geenejä, joista ne riippuvat. Tällaisten kompromissien fysiologinen perusta on niin sanotussa kertakäyttösoomateoriassa [ 45 ] . Tämä teoria kysyy, kuinka organismin tulisi hallita resurssejaan (teorian ensimmäisessä versiossa kyse oli vain energiasta) ylläpidon, soman korjauksen ja muiden selviytymisen kannalta välttämättömien toimintojen välillä. Kompromissin tarve syntyy resurssien rajallisuudesta tai tarpeesta valita paras tapa käyttää niitä.
Kehon huoltoa tulee tehdä vain niin paljon kuin on tarpeen normaalin luonnossa elämisen aikana. Esimerkiksi koska 90 % luonnonvaraisista hiiristä kuolee ensimmäisen elinvuoden aikana (enimmäkseen kylmään), resurssien investoiminen selviytymiseen ajan myötä vaikuttaa vain 10 prosenttiin väestöstä. Hiirien kolmen vuoden elinikä riittää täysin kaikkiin luonnon tarpeisiin, mutta evoluution näkökulmasta resursseja kannattaa käyttää esimerkiksi lämmön säilymisen tai lisääntymisen parantamiseen vanhuuden torjumisen sijaan. Siten hiiren elinikä sopii parhaiten sen ekologisiin olosuhteisiin.
Kertakäyttöisen kehon teoriassa tehdään useita oletuksia ikääntymisprosessin fysiologiasta. Tämän teorian mukaan ikääntyminen johtuu somaattisten solujen epätäydellisistä korjaus- ja ylläpitotoiminnoista, jotka on mukautettu vastaamaan ympäristön tarpeisiin. Vauriot puolestaan on seurausta stokastisista prosesseista , jotka liittyvät solujen elintärkeään toimintaan. Pitkäikäisyyttä säätelee näistä toiminnoista vastaavien geenien säätely, ja generatiivisten solujen kuolemattomuus, toisin kuin somaattiset solut, johtuu suuresta resurssien käytöstä ja mahdollisesti joidenkin vauriolähteiden puuttumisesta.
Miten ikääntyminen tapahtuu
MolekyylimekanismitOn olemassa näyttöä useista merkittävistä makromolekyylien vaurioitumismekanismeista, jotka yleensä toimivat rinnakkain tai riippuvat toisistaan [41] . On todennäköistä, että millä tahansa näistä mekanismeista voi olla hallitseva rooli tietyissä olosuhteissa.
Monissa näistä prosesseista reaktiivisilla happilajeilla (erityisesti vapailla radikaaleilla ) on tärkeä rooli , joukko todisteita niiden vaikutuksesta saatiin melko kauan sitten ja tunnetaan nykyään " vapaiden radikaalien ikääntymisen teoriana ". Nykyään ikääntymisen mekanismit ovat kuitenkin paljon yksityiskohtaisempia. Esimerkiksi havaittiin, että DNA:n metylaation luonne genomissa liittyy läheisesti kronologiseen ikään [46] [47] [48] [49]
Somaattisten mutaatioiden teoriaMonet tutkimukset ovat osoittaneet somaattisten mutaatioiden ja muiden DNA -vaurioiden määrän lisääntyvän iän myötä , mikä viittaa siihen, että DNA :n korjautuminen on tärkeä tekijä solujen pitkäikäisyyden ylläpitämisessä. DNA-vaurio on tyypillistä soluille, ja sen aiheuttavat tekijät, kuten ankara säteily ja reaktiiviset happilajit, ja siksi DNA:n eheys voidaan säilyttää vain korjausmekanismien avulla. Itse asiassa pitkäikäisyyden ja DNA:n korjauksen välillä on yhteys, kuten entsyymi poly - ADP - riboosipolymeraasi - 1 ( PARP -1), joka on tärkeä toimija stressin aiheuttaman DNA-vaurion aiheuttamassa soluvasteessa, osoittaa [50] . Korkeammat PARP-1-tasot liittyvät pidempään käyttöikään.
Muuttuneiden proteiinien kerääntyminenProteiinikierto on tärkeää myös solujen selviytymiselle , jolle vaurioituneiden ja ylimääräisten proteiinien ilmaantuminen on kriittistä. Hapetetut proteiinit ovat tyypillinen seuraus reaktiivisten happilajien vaikutuksesta, jotka muodostuvat solun monien aineenvaihduntaprosessien seurauksena ja häiritsevät usein proteiinin oikeaa toimintaa. Korjausmekanismit eivät kuitenkaan aina tunnista vaurioituneita proteiineja [34] , ja ne heikkenevät iän myötä [41] proteasomiaktiivisuuden vähenemisen vuoksi [51] . Joissakin tapauksissa proteiinit ovat osa staattisia rakenteita, kuten soluseinää , joita ei voida helposti hajottaa. Proteiinin vaihtuvuus riippuu myös chaperoniproteiineista , jotka auttavat proteiineja saamaan tarvittavan konformaation . Iän myötä korjausaktiivisuuden väheneminen havaitaan [52] , vaikka tämä lasku saattaa johtua kaperonien (ja protoasomien) ylikuormituksesta vaurioituneilla proteiineilla.
On näyttöä siitä, että vaurioituneiden proteiinien kertymistä tapahtuu iän myötä ja ne voivat olla vastuussa ikään liittyvistä sairauksista, kuten Alzheimerin taudista , Parkinsonin taudista ja kaihista .
MitokondrioteoriaMitokondrioiden ikääntymisen teoria ehdotettiin ensimmäisen kerran vuonna 1978 (mitokondrioiden kehityksen, ikääntymisen ja pahanlaatuisen kasvun teoria) [53] [54] . Sen olemus piilee siinä, että mitokondrioiden lisääntymisen hidastuminen erittäin erilaistuneissa soluissa ytimeen koodattujen mitokondrioproteiinien puutteesta johtuen luo olosuhteet viallisen deleetio -mtDNA:n syntymiselle ja valikoivalle valinnalle, jonka osuus kasvaa vähitellen. vähentää solujen energian saantia. Vuonna 1980 ehdotettiin radikaalia mitokondrioteoriaa ikääntymisestä [55] . Dataa on nyt paljon[ missä? ] , mikä osoittaa, että vapaat radikaalit eivät ole luonnollisen ikääntymisen syy . Nämä tiedot eivät kumoa mitokondrioiden ikääntymistä koskevaa teoriaa ( 1978 ), joka ei nojaa vapaisiin radikaaleihin, mutta todistaa mitokondrioiden ikääntymisen teorian radikaaliversion (1980) virheellisyyden. .
Molekyylistressin ja ikääntymisen välisen yhteyden tärkeyttä on ehdotettu mitokondrioiden DNA:ssa ( mtDNA ) tapahtuvien mutaatioiden kertymisen vaikutuksista tehtyjen havaintojen perusteella [56] . Näitä tietoja tuki havainto iän myötä niiden solujen lukumäärän lisääntymisestä, joista puuttuu sytokromi-c -oksidaasi ( COX), joka liittyy mtDNA-mutaatioihin. Tällaisilla soluilla on usein häiriöitä ATP :n tuotannossa ja solujen energiatasapainossa.
Telomeerien menetysMonissa ihmissoluissa solujen jakautumiskyvyn menetys liittyy kromosomien päissä olevien telomeerien katoamiseen , jotka menetetään tietyn määrän jakautumisen jälkeen. Tämä johtuu telomeraasientsyymin puuttumisesta , joka normaalisti ilmentyy vain suku- ja kantasoluissa. Telomeraasi sallii niiden jatkuvan jakautumisen muodostaen kudoksia ja elimiä. Aikuisilla telomeraasi ekspressoituu soluissa, joiden täytyy jakautua usein, mutta useimmat somaattiset solut eivät tuota sitä. Telomeraasia pidetään avaimena solujen kuolemattomuuteen, "nuoruuden lähteenä". Tämä entsyymi mahdollistaa solujen nopean lisääntymisen ilman ikääntymistä.
Koska toistaiseksi ei tiedetä, missä määrin telomeerien tuhoutuminen vaikuttaa ikääntymisprosessiin [57] , päätutkimus keskittyy DNA:n ja erityisesti sen telomeerialueiden eheyden ylläpitoprosesseihin. Michael Fossel ehdotti haastattelussa , että telomeraasihoitoa voidaan käyttää syövän torjunnan lisäksi jopa ihmisen ikääntymisen torjuntaan ja siten eliniän pidentämiseen. Hän uskoo, että ensi vuosikymmenellä tehdään ensimmäiset telomeraasimenetelmien testit ihmisten eliniän pidentämiseksi.
Äskettäin on havaittu, että oksidatiivinen stressi (liiallinen reaktiivisten happilajien vapautuminen) voi myös vaikuttaa telomeerien menetykseen, mikä nopeuttaa suuresti tätä prosessia tietyissä kudoksissa [58] .
Epigeneettinen ikääntymisen teoriaSolut menettävät hitaasti ajan myötä tukahdutettuja kromatiinimarkkereita, mikä saattaa liittyä solujen erilaistumiseen kehossa. Repressiomarkkerien häviämisen pitäisi ennemmin tai myöhemmin johtaa lepotilassa olevien transposonien derepressioon, vastaavasti, niiden aiheuttaman DNA-vaurion määrän lisääntymiseen, mitä seuraa solun DNA-korjausjärjestelmien aktivoituminen. Jälkimmäiset aiheuttavat DNA-korjaukseen osallistumisen lisäksi myös luvattomia rekombinaatioita telomeereissä. On myös mahdollista, että transposonirekombinaasit voivat suoraan aloittaa tällaiset rekombinaatiot. Tämän seurauksena telomeerisen DNA:n laajennetut osat muuttuvat renkaiksi ja katoavat, ja telomeerit lyhenevät kadonneen pyöreän DNA:n pituuden mukaan. Tämä prosessi kiihdyttää telomeerisen DNA:n häviämistä kymmenkertaiseksi, ja useimpien solujen myöhempi apoptoosi määrää ikääntymisen biologiseksi ilmiöksi. Ehdotettu teoria on vaihtoehto geneettisesti ohjelmoidun ikääntymisen hypoteesille ja hypoteesille ikääntymisestä virheiden ja vaurioiden kertymisen seurauksena, selittää telomeerien kiihtyneen häviämisen mekanismin oksidatiivisen stressin ja DNA-vaurion tapauksessa sekä ikääntymisen ja kasvainten esiintymisen välinen suhde [59] .
Järjestelmä- ja verkkomekanismitIkääntymistutkimuksen alkuvaiheessa useiden teorioiden nähtiin kilpailevan ikääntymisen vaikutusten selittämisessä. Nykyään uskotaan kuitenkin, että monet soluvauriomekanismit toimivat rinnakkain, ja solujen on myös käytettävä resursseja monien mekanismien torjumiseen. Kaikkien vaurionhallintamekanismien välisen vuorovaikutuksen tutkimiseksi on ehdotettu ikääntymiseen systeemistä lähestymistapaa, jossa yritetään ottaa samanaikaisesti huomioon suuri määrä tällaisia mekanismeja. Lisäksi tällä lähestymistavalla voidaan selvästi erottaa organismin eri elämänvaiheissa toimivat mekanismit. Esimerkiksi mutaatioiden asteittainen kertyminen mitokondrioiden DNA:han johtaa usein reaktiivisten happilajien kertymiseen ja energiantuotannon vähenemiseen, mikä puolestaan johtaa DNA:n ja solun proteiinien vaurioitumisasteen lisääntymiseen.
Toinen näkökohta, joka tekee järjestelmälähestymistavasta houkuttelevan, on erilaisten solujen ja kudosten välisten erojen ymmärtäminen kehossa. Esimerkiksi aktiivisesti jakautuvat solut kärsivät todennäköisemmin mutaatioiden kertymisestä ja telomeerien katoamisesta kuin erilaistuneet solut. Samalla on tarpeen selventää, että tämä opinnäytetyö ei koske nopeasti ja toistuvasti jakautuvia transformoituneita ja kasvainsoluja, jotka eivät menetä telomeerejä eivätkä kerää mutaatioita. Erilaistuneet solut kärsivät todennäköisemmin proteiinivaurioista kuin solut, jotka jakautuvat nopeasti ja "laimentavat" vaurioituneita proteiineja vasta syntetisoiduilla. Vaikka solu menettää kykynsä lisääntyä ikääntymisprosessien vuoksi, vauriomekanismien tasapaino siinä muuttuu.
Väestön lähestymistapaToinen lähestymistapa ikääntymisen tutkimukseen on ikääntymisen väestödynamiikan tutkimus . Kaikki ikääntymisen matemaattiset mallit voidaan karkeasti jakaa kahteen päätyyppiin: tietomalleihin ja järjestelmämalleihin [60] . Tietomallit ovat malleja, jotka eivät käytä tai yritä selittää mitään hypoteeseja fysikaalisista prosesseista niissä järjestelmissä, joita varten nämä tiedot on saatu. Tietomalleihin kuuluvat erityisesti kaikki matemaattisten tilastojen mallit. Toisin kuin ne, järjestelmämallit rakennetaan pääasiassa fysikaalisten lakien ja järjestelmän rakennetta koskevien hypoteesien perusteella, pääasia niissä on ehdotetun mekanismin todentaminen.
Ensimmäinen ikääntymisen laki on Gompertzin laki, joka tarjoaa yksinkertaisen kvantitatiivisen ikääntymismallin. Tämä laki mahdollistaa kahden ikääntymisprosessin parametrin erottamisen. Ikääntymislain Gompertzin käyrästä poikkeamat tutkimukset voivat antaa lisätietoa tietyn organismin ikääntymisen erityisistä mekanismeista. Tämän poikkeaman tunnetuin vaikutus on kuolleisuuden tasaantuminen myöhemmässä iässä monissa organismeissa havaitun eksponentiaalisen kasvun sijaan [9] . Tämän vaikutuksen selittämiseksi on ehdotettu useita malleja, muun muassa Strehler-Mildwan-mallin [61] ja luotettavuusteorian [62] [63] muunnelmia .
Järjestelmämalleissa otetaan huomioon monia yksittäisiä tekijöitä, tapahtumia ja ilmiöitä, jotka vaikuttavat suoraan organismien selviytymiseen ja jälkeläisten syntymiseen. Nämä mallit pitävät ikääntymistä tasapainona ja resurssien uudelleenjakautuneena sekä fysiologisesti (yhden organismin eliniän aikana) että evoluutionaalisesti . Pääsääntöisesti, erityisesti jälkimmäisessä tapauksessa, puhutaan resurssien jakautumisesta jälkeläisten syntymän välittömien kustannusten ja vanhempien selviytymiskustannusten välillä [60] .
Solujen vastaus ikääntymiseenTärkeä ikääntymisen kysymys solujen ja kudosten tasolla on solujen vaste vaurioihin. Vaurioiden stokastisen luonteen vuoksi yksittäiset solut vanhenevat, esimerkiksi saavuttaessaan Hayflick-rajan , nopeammin kuin muut solut. Tällaiset solut voivat uhata koko kudoksen terveyttä. Tämä uhka on suurin nopeasti jakautuvien kantasolujen, kuten luuytimen tai suoliston epiteelisolujen , joukossa, koska tällaisilla kudoksilla on suuri potentiaali luoda mutantteja, mahdollisesti syöpäsoluja. Tiedetään, että juuri näiden kudosten solut reagoivat nopeasti vaurioihin käynnistämällä apoptoosiohjelman. Esimerkiksi pienetkin säteilyannokset (0,1 Gy ) indusoivat apoptoosia suoliston epiteelisoluissa, ja jopa lievä kemiallinen stressi indusoi apoptoosia vanhojen hiirten kantasoluissa.
Tällaisissa kudoksissa massiivinen apoptoosi on yleensä merkki soluvaurioiden määrän lisääntymisestä. Toisaalta muissa kudoksissa vastaus vauriotason nousuun voi olla solujen pysäyttäminen tietyssä solusyklin vaiheessa jakautumisen lopettamiseksi [41] . Apoptoosin ja vaurioituneiden solujen pysäyttämisen välinen tasapaino on tärkein kompromissi ikääntymisen ja syövän välillä [64] . Eli joko kehon täytyy tappaa vaurioituneet solut tai antaa niiden olla olemassa, mikä lisää syöpäriskiä. Siten p53 ja telomeerin lyheneminen, tärkeitä tekijöitä solun apoptoosin indusoinnissa, voidaan nähdä esimerkkinä antagonistisesta pleiotropiasta, kuten edellä on käsitelty.
Yhteenvetona voidaan todeta, että nykyaikaisten käsitteiden mukaan solu vanhenee vaurioiden kertymisen seurauksena. Tämän kertymisen nopeus määräytyy ensinnäkin geneettisesti määritellyistä solurakenteiden korjaus- ja ylläpitokustannuksista, jotka puolestaan elimistö määrittää ympäristötarpeidensa täyttämiseksi. Pitkäikäisillä organismeilla on korkeat kustannukset (joskus pidempi aineenvaihdunta), mikä johtaa hitaampaan vaurioiden kertymiseen. Vahingoittuneiden solujen aiheuttaman riskin torjumiseksi elimistö on luonut järjestelmän mekanismeja käsitelläkseen niitä, mikä usein sisältää toisia kompromisseja.
Poliittinen taistelu ikääntymistä vastaan
Heinäkuussa 2012 ensimmäisen kerran Venäjällä , ja sitten Yhdysvalloissa, Israelissa ja Alankomaissa ilmoitettiin [65] eliniän pidentävien poliittisten puolueiden perustamisen alkamisesta. Näiden puolueiden tarkoituksena on tarjota poliittista tukea parhaillaan meneillään olevalle tieteelliselle ja teknologiselle vallankumoukselle [66] eliniän pidentämisen alalla ja varmistaa yhteiskunnan nopein ja samalla kivuton siirtyminen seuraavaan kehitysvaiheeseen. ihmisten eliniän jyrkkä nousu, nuorentuminen ja ikääntyminen pysähtyvät, jotta suurin osa nykyisistä ihmisistä ehtii hyödyntää tieteen saavutuksia ja lisätä elämäänsä. Maailman johtavat ikääntymisen tutkijat uskovat, että ikääntyminen pitäisi virallisesti sisällyttää Maailman terveysjärjestön sairauksien ja sairausoireyhtymien luetteloon, josta lähetettiin kollektiivinen kirje WHO:lle kolmannen kansainvälisen konferenssin "Genetics of" tulosten jälkeen. Ikääntyminen ja pitkäikäisyys", joka pidettiin Sotšissa huhtikuussa 2014 .
Katso myös
- Geroprotektorit
- kuolemattomuus
- Clotho
- Suurin käyttöikä
- Muutokset DNA:n metylaatiossa ikääntymisen myötä
- Ikääntymisen väestödynamiikka
- Hayflick raja
- Vähäinen ikääntyminen
- Progeria
- Gompertz-Makhamin kuolleisuuslaki
- Teoriat ikääntymisen evoluutiosta
- Telomeraasi (ikääntyminen)
- Kuolema
- bakteerien ikääntyminen
- ihmisen ikääntyminen
- Fenoptoosi
- Ikääntymisen fysiologia nisäkkäillä
- Ikääntymisen tutkimuksen aikajana
Muistiinpanot
- ↑ Komarovsky, P. Polina Loseva - Kuinka voittaa ikääntyminen : Vastapäivään: [ arch. 23. syyskuuta 2021 ] // Järkeviä vastauksia. - 2021 - 22.9.
- ↑ Adiv A. Johnson, Maxim N. Shokhirev, Boris Shoshitaishvili. Ikääntymisen evoluutioteorioiden uudistaminen // Aging Research Reviews. - 2019-11. — Marraskuu ( osa 55 ). — P. 100947 . — ISSN 1872-9649 . - doi : 10.1016/j.arr.2019.100947 . Arkistoitu alkuperäisestä 21. joulukuuta 2021.
- ↑ Myöhäiselämän kuolleisuuden hidastuminen, kuolleisuuden tasoittuminen, kuolleisuuden tasangot . Haettu 29. lokakuuta 2007. Arkistoitu alkuperäisestä 12. maaliskuuta 2012.
- ↑ 1 2 3 4 5 Ikääntyminen . _ Encyclopedia Britannica . Haettu 29. lokakuuta 2007. Arkistoitu alkuperäisestä 29. syyskuuta 2007.
- ↑ Gompertzin käyrä . wolfram mathworld . Haettu 29. lokakuuta 2007. Arkistoitu alkuperäisestä 13. syyskuuta 2007.
- ↑ Pohjoinen turska – selviytymiskysymys . Haettu 29. lokakuuta 2007. Arkistoitu alkuperäisestä 9. toukokuuta 2012.
- ↑ Myöhäiselämän kuolleisuuden hidastuminen, kuolleisuuden tasoittuminen, kuolleisuuden tasangot . Ihmisen pitkäikäisyyden salaisuuksien paljastaminen . Haettu 29. lokakuuta 2007. Arkistoitu alkuperäisestä 12. maaliskuuta 2012.
- ↑ Angelos Economos. Ei-Gompertzin paradigma metatsoeläinten kuolleisuuskinetiikassa ja valmistettujen tuotteiden epäonnistumiskinetiikassa // Ikä . - 1979. - Voi. 2 . - s. 74-76 . Arkistoitu alkuperäisestä 30. syyskuuta 2007.
- ↑ 1 2 Rose MR, Rauser CL, Mueller LD, Benford G. Vallankumous ikääntymisen tutkimukselle // Biogerontologia. - 2006. - T. 7 , nro 4 . - S. 269-277 . — PMID 16612665 .
- ↑ 400 vuotta vanha simpukka löydetty. — Uutisia ja tapahtumia Bangorin yliopistossa . Käyttöpäivä: 30. tammikuuta 2008. Arkistoitu alkuperäisestä 13. joulukuuta 2007.
- ↑ Kuolleisuusmallit viittaavat ikääntymisen onneen Hydrassa // Experimental Gerontology. - 1998. - Voi. 33 . - s. 217-225 . Arkistoitu alkuperäisestä 9. heinäkuuta 2007.
- ↑ Jotkut eläimet ikääntyvät, toiset eivät ehkä . senescence.org . Käyttöpäivä: 29. lokakuuta 2007. Arkistoitu alkuperäisestä 16. heinäkuuta 2007.
- ↑ Finch, C.E. Longevity, Senescence and the Genome / The University of Chicago Press, Chicago and London.. - 1990.
- ↑ John R. Speakman. Kehon koko, energian aineenvaihdunta ja elinikä (englanniksi) // The Journal of Experimental Biology : Journal. — Biologien yritys, 2005. - Voi. 208 . - P. 1717-1730 . Arkistoitu alkuperäisestä 7. elokuuta 2007.
- ↑ 1 2 3 4 Ikääntymisen evoluutio . Haettu 29. lokakuuta 2007. Arkistoitu alkuperäisestä 27. syyskuuta 2007.
- ↑ 1 2 Joidenkin kasvien ja eläinten enimmäiselinikä . Microsoft encarta . Arkistoitu alkuperäisestä 9. lokakuuta 2007.
- ↑ 1 2 3 Joidenkin siemenkasvien enimmäisikä . Encyclopedia Britannica . Arkistoitu alkuperäisestä 15. helmikuuta 2008.
- ↑ 1 2 Joidenkin lääkekasvien elinikä . Arkistoitu alkuperäisestä 16. heinäkuuta 2007.
- ↑ Thomas Howard et ai. Vanhenemisen ja kuoleman määritteleminen (englanniksi) // Journal of experimental botany. - 2003. - Voi. 54 , nro. 385 . - s. 1127-1132 .
- ↑ 1 2 Leonard Guarente, Gary Ruvkun ja Richard Amasino. Ikääntyminen, elinikä ja vanheneminen // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States . - 1998. - Voi. 95 , ei. 19 . - P. 11034-11036 .
- ↑ 1 2 Bleecker, A. & Patterson, S. Senescence , Abscission ja Meristem Arrest in Arabidopsis // Plant Cell . - 1997. - Voi. 9 . - s. 1169-1179 .
- ↑ Nood, E., LD & Guiamet, JJ {{{title}}} // Handbook of the Biology of Aging / Schneider, EL & Rowe, JW. - 1996. - S. 94-118 .
- ↑ 1 2 3 4 Peter Laun et al. Hiiva mallina kronolohiselle ja lisääntymiselle ikääntymiselle – Vertailu (englanniksi) // kokeellinen gerontologia : aikakauslehti. - 2006. - Voi. 41 . - s. 1208-1212 .
- ↑ 1 2 Martin Ackerman et al. Vanheneminen bakteerissa, jossa on epäsymmetrinen jakautuminen (englanniksi) // Tiede. - 2003. - Voi. 300 .
- ↑ Eric J. Stewart et ai. Ikääntyminen ja kuolema organismissa, joka lisääntyy morfologisesti symmetrisellä jaolla (englanniksi) // PLoS Biology : Journal. - 2005. - Voi. 3 , ei. 2 . -P.e45 . _
- ↑ Dukan S., Nyström T. Bakteerien vanheneminen: staasi johtaa sytoplasmisten proteiinien lisääntyneeseen ja differentiaaliseen hapettumiseen, mikä johtaa lämpösokkiregulonin kehitysinduktioon // Genes and Development : Journal . - 1998. - Voi. 12 . - P. 3431-3441 . Arkistoitu alkuperäisestä 27. syyskuuta 2007.
- ↑ Thomas Nystroem. Bakteerien vanheneminen, ohjelmoitu kuolema ja ennalta suunniteltu steriliteetti (englanniksi) // ASM News : Journal. - 2005. - Voi. 71 , no. 8 . - s. 363 . Arkistoitu alkuperäisestä 29. helmikuuta 2008.
- ↑ 1 2 3 Valko-Venäjän kansallisen tiedeakatemian genetiikan ja sytologian instituutti, O. V. Kvitko, “TUTKIMUS SOLUJEN Ikääntymisestä” (pääsemätön linkki) . Käyttöpäivä: 20. toukokuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 23. huhtikuuta 2008.
- ↑ Jung Y, Brack AS (2014). Somaattisten kantasolujen ikääntymisen solumekanismit Arkistoitu 25. toukokuuta 2021 Wayback Machinessa . Curr Top Dev Biol. 2014; 107:405-438. doi : 10.1016/B978-0-12-416022-4.00014-7
- ↑ Videoesimerkki ihmisalkion fibroblastiviljelystä (linkkiä ei ole saatavilla) . Haettu 20. toukokuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 24. helmikuuta 2008.
- ↑ Fibroblastiviljelysolujen sukutaulu (pääsemätön linkki) . Käyttöpäivä: 20. toukokuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 21. helmikuuta 2008.
- ↑ Tohru Minamino, Issei Komuro. Insuliinin aiheuttaman vanhenemisen kriittiset roolit diabeettisessa vaskulopatiassa (englanniksi) // Vascular Disease Prevention : Journal. - 2007. - Voi. 4 , ei. 3 . - s. 194-200 . Arkistoitu alkuperäisestä 12. kesäkuuta 2018.
- ↑ Ryley J., Pereira-Smith OM Microfluidics laite yhden solun geeniekspressioanalyysiin Saccharomyces cerevisiaessa // Hiiva . - 2006. - Voi. 23 , ei. 14-15 . - s. 1065-1073 . Arkistoitu alkuperäisestä 23. lokakuuta 2007.
- ↑ 12 Thomas Nystrom . Ehdolliset senescensein-bakteerit: kuolemattomien kuolema (englanniksi) // Molecular Microbiology : Journal. - 2003. - Voi. 48 . - s. 17-23 .
- ↑ Weissmann A. Essays on perinnöllisyys ja sukulaisbiologiset ongelmat (englanniksi) / Oxford Clarendon Press. - 1889. - Voi. yksi.
- ↑ 1 2 Medawar PB Ratkaisematon ongelma biologiassa / Lewis. – Lontoo, 1952.
- ↑ Elina Drevina. Miksi vanhenemme (linkkiä ei ole saatavilla) . Digest Intelligent Information Technologies (3. joulukuuta 2009). Haettu 23. joulukuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 27. joulukuuta 2009.
- ↑ Finch C. Vanheneminen, pitkäikäisyys ja genomi / The University of Chicago Press . – 1990.
- ↑ Robin Holliday. Ikääntyminen ei ole enää ratkaisematon ongelma biologiassa (englanniksi) // Annals of New York Academy of Sciences. - 2006. - Voi. 1067 . - s. 1-9 .
- ↑ Leonard Hayflick. Biologinen ikääntyminen ei ole enää ratkaisematon ongelma // Annals of New York Academy of Sciences. - 2007. - Voi. 1100 . - s. 1-13 .
- ↑ 1 2 3 4 5 Thomas BL Kirkwood. Ikääntymisen omituisen tieteen ymmärtäminen // Solu . - Cell Press , 2005. - Voi. 120 . - s. 437-447 .
- ↑ Williams GC Pleiotropia, luonnonvalinta ja vanhenemisen evoluutio // Evolution : Journal. - Wiley-VCH , 1957. - Voi. 11 . - s. 398-411 .
- ↑ Shaw FH, Promislow DEL, Tatar M., Huges KA, Geyes CJ Kohti Drosophila melamogasterin geeettisiä variaatioita koskevien päätelmien yhteensovittamista // Genetics. - 1999. - Voi. 152 . - s. 553-566 .
- ↑ Leroi AM, Barke A., De Benedictics G., Francecshi C., Gartner A., Feder ME, Kivisild T., Lee S., Kartal-Ozer N. et ai. Mitä todisteita on olemassa yksittäisten geenien olemassaolosta, joilla on antagonistisia pleiotrooppisia efektejä? (englanniksi) // Mech. Aging Dev.. - 2005. - Vol. 126 . - s. 421-429 .
- ↑ Kirkwood TBL Ikääntymisen kehitys // Luonto . - 1977. - Voi. 270 . - s. 301-304 .
- ↑ Carola Ingrid Weidner, Qiong Lin, Carmen Maike Koch ym. ja Wolfgang Wagner (helmikuu 2014). Veren ikääntymistä voidaan seurata DNA-metylaatiomuutoksilla vain kolmessa CpG -kohdassa. Arkistoitu 9. helmikuuta 2014 Wayback Machinessa . Genome Biology, 15:R24 doi:10.1186/gb-2014-15-2-r24
- ↑ Steve Horvath (2013) Ihmiskudosten ja solutyyppien DNA-metylaatioikä. Genome Biology, 14(10):R115 doi:10.1186/gb-2013-14-10-r115
- ↑ Bocklandt S, Lin W, Sehl ME, Sánchez FJ, Sinsheimer JS, et ai. (2011) Epigenetic Predictor of Age. PLoS ONE 6(6): e14821. doi:10.1371/journal.pone.0014821
- ↑ West, J., Widschwendter, M., & Teschendorff, A.E. (2013). Ikään liittyvän epigeneettisen ajautuman erottuva topologia ihmisen vuorovaikutuksessa. PNAS, 110(35), 14138-14143. doi: 10.1073/pnas.1307242110
- ↑ Burke A. Poly(ADP-rebosyyli) ation fysiologia ja patofysiologia // Bioesseet. - 2001. - Voi. 23 . - s. 795-806 .
- ↑ Carrard G., Bulteau AL, Petropoulos I., Friguet B. Proteasomien rakenteen ja toiminnan heikkeneminen ikääntymisessä // International Journal of Biochemistry and Cell Biology. - 2002. - Voi. 34 . - s. 1461-1474 .
- ↑ Soti C. ja Csermey P. Ikääntyminen ja molekyylikaperonit // Experimental Gerontology. - 2003. - Voi. 38 . - s. 1037-1040 .
- ↑ Lobachev AN Mitokondrioiden rooli organismin kehityksessä ja ikääntymisessä. Ikääntyminen ja syöpä , Kemialliset tiivistelmät. 1979v. 91 N 25 91:208561v. Talletettu Doc. , VINITI 2172-78, 1978, s. 48 , < http://aiexandr2010.narod.ru/rol.pdf > Arkistoitu 6. kesäkuuta 2013 Wayback Machinessa
- ↑ Lobachev A.N. Mitokondrioiden biogeneesi solujen erilaistumisen ja ikääntymisen aikana , VINITI 09/19/85, nro 6756-B85 Dep., 1985, s. 28 , < http://aiexandr2010.narod.ru/Biogenesis.pdf > Arkistoitu 3. heinäkuuta 2013 Wayback Machinessa
- ↑ Miquel J, Economos AC, Fleming J, et ai. Mitokondrioiden rooli solujen ikääntymisessä , Exp Gerontol, 15, 1980, s. 575–591
- ↑ Wallace DC Mitokondriotaudit ihmisellä ja hiirellä // Tiede . - 1999. - Voi. 283 . - s. 1482-1488 .
- ↑ Aubrey De Gray . Telomeerien lyheneminen lapsuudessa verrattuna aikuisuuteen: laadullinen ero (linkki ei saavutettavissa) . Genetiikan laitos, Cambridgen yliopisto, Iso-Britannia. Haettu 24. elokuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 23. joulukuuta 2010.
- ↑ Von Zglinicki T. Oksidatiivinen stressi lyhentää telomeerejä // Trends in Biochemical Sciences. - 2002. - Voi. 27 . - s. 339-344 .
- ↑ Galitsky V.A. Ikääntymisen epigeneettinen luonne // Tsitol. - 2009. - T. 51 . - S. 388-397 . Arkistoitu alkuperäisestä 15. kesäkuuta 2013.
- ↑ 1 2 Novoseltsev V.N., Novoseltseva Zh.A., Yashin A.I. Matemaattinen mallintaminen gerontologiassa - strategiset näkökulmat // Uspekhi gerontologii. - 2003. - T. 12 . - S. 149-165 .
- ↑ Mueller LD, Rose MR Evoluutioteoria ennustaa myöhäisen elämän kuolleisuuden tasankoja // Proceedings of the National Academy of Sciences of USA : Journal. - 1996. - Voi. 93 . - P. 15249-15253 .
- ↑ Gavrilov & Gavrilova, 2001 .
- ↑ Handbook of the Biology of Aging : [ eng. ] / Toim.: EJ Masoro & SN Austad. - 6. painos - San Diego, CA, USA: Academic Press, 2006. - P. 3-42. — ISBN 0-12-088387-2 .
- ↑ Tyner SD, Venkatachalam S., Choi J., Jones S., Ghebranious N., Igelmann H., Lu X., Soron G., Gooper B., Brayton C. et ai. p53-mutanttihiiret, joilla on varhaiseen ikääntymiseen liittyviä fenotyyppejä (englanniksi) // Nature : Journal. - 2002. - Voi. 415 . - s. 45-53 .
- ↑ Yhden asian poliittinen puolue pitkäikäisyyden tieteiden puolesta . Haettu 2. elokuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 23. maaliskuuta 2016.
- ↑ Tiedemiesten avoin kirje ikääntymisestä . Haettu 2. elokuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 29. huhtikuuta 2015.
Kirjallisuus
Tietosanakirjat
- Microsoft Encarta : Ikääntyminen , elinikä
- Encyclopaedia Britannica : ikääntyminen , elinikä (englanniksi, ennakkomaksu vaaditaan)
Yleisiä tieteellisiä katsauksia
- Mechanisms of Aging (englanniksi, kuvaus ikääntymisen mekanismeista/teorioista.)
- Aging Series, toimittajat Christopher B. Newgard ja Norman E. Sharpless (2013 )
- Jonathan Silvertown (2013) The Science of Life Span and Aging. University of Chicago Press, Chicago, ISBN 978-0-226-75789-6
- (2015). Ikääntymisen molekyyli- ja solubiologia (englanniksi, kuvaus ikääntymisen mekanismeista.)
- Victoria, V., Gaur, M.G. ja Amaro-Ortiz, A. (2017). Mesenkymaalisten kantasolujen eritysvasteet: vanhenemisviestijärjestelmä ja immunomodulaationäkökulma . Frontiers in genetics, 8, 220. doi : 10.3389/fgene.2017.00220 PMC 5742268 Artikkelissa kuvataan yksityiskohtaisesti solujen ikääntymisen tyypit ja erityyppisten ikääntymisen molekyylimekanismit
- Anisimov V.N. (2008). Ikääntymisen molekyyli- ja fysiologiset mekanismit PDF-kirjan lataus
Erilliset teoriat
- Theodore Goldsmith. Ikääntymisen evoluutio (englanniksi) . (Englanti, artikkeli, joka puolustaa ikääntymisen "ohjelmoitua kuolemanteoriaa" tai "evoluutioteoriaa".)
- Evoluutioteoriat ikääntymisestä ja pitkäikäisyydestä (englanniksi, katsaus evoluutioon ikääntymiseen.)
- Gavrilov, LA Ikääntymisen ja pitkäikäisyyden luotettavuusteoria : [ eng. ] : [ arch. 1. heinäkuuta 2004 ] / LA Gavrilov, NS Gavrilova // Journal of theoretical Biology. - 2001. - s. 527-545. - doi : 10.1006/jtbi.2001.2430 .
- Leonard Hayflick. Biologinen ikääntyminen ei ole enää ratkaisematon ongelma // Annals of the New York Academy of Sciences. - 2007. - T. 1100 . - S. 1-13 . Arkistoitu alkuperäisestä 6. heinäkuuta 2007. (Englanti, artikkeli evoluutioteoriaa vastaan Leonard Hayflickilta , Hayflick-rajan löytäjältä, Yhdysvaltain gerontologisen instituutin entiseltä johtajalta ja Yhdysvaltain kansallisen ikääntymisinstituutin perustajalta.)
- Thomas Nyström. Ehdollinen vanheneminen bakteereissa: kuolemattomien kuolema (englanniksi) // Molecular Microbiology : Journal. - 2003. - Voi. 48 . - doi : 10.1046/j.1365-2958.2003.03385.x .
- Peter Launa et ai. Hiiva mallina kronologiselle ja lisääntymiselle ikääntymiselle – vertailu (englanniksi) // Experimental Gerontology : Journal. - 2006. - Voi. 41 , no. 12 . - s. 1208-1212 . (linkki ei saatavilla) (englanniksi, katsaus hiivan ikääntymiseen.)
- Moskovan tiedemies löysi ihmisen ikääntymisen syyn
- Ikääntymisen epigeneettinen teoria (linkki ei ole käytettävissä 13.5.2013 lähtien [3451 päivää])
Organisaatiot, resurssiluettelot
- eternalmind.ru (venäjän kieli, News of Modern Gerontology. (ikääntymisen tiede)
- Biologicalgerontology.com (englanniksi, resurssit ikääntymisen ja eliniän pidentämisen biologiasta.)
- Ihmisen pitkäikäisyyden salaisuuksien paljastaminen (englanniksi, resurssit ikääntymisen ja eliniän pidentämisen biologiasta.)
- Senescence.info (englanniksi, resurssit ikääntymisen biologiasta.)
- Cellular Senescence Information Center (linkki ei ole käytettävissä 05-13-2013 [3451 päivää] - historia ) (englanniksi, resursseja solujen ikääntymisestä.)
- American Academy of Anti-Aging Medicine (Englanti, American Association for Anti-Aging Medicine.)
- American Federation for Aging Research (Englanti, American Association for the Study of Aging.)
- Aging Research Center (ARC) (englanniksi, Aging Research Center.)
Tietokannat
- AnAge (englanniksi, Animal Aging and Lifespan Database), lisensoitu Creative Commonsilla
Dynaamiset kuvat
 Sanakirjat ja tietosanakirjat | |
|---|---|
| Bibliografisissa luetteloissa |
| Pitkäikäisyys | |
|---|---|
| Ikääntyminen |
|
| Elinajan pidentäminen |
|
| Kuolemattomuus | |
| Records |
|
| pitkäikäisyyden geenejä | |
| Katso myös | |
| Elinajan pidentäminen | ||
|---|---|---|
| Kysymyksiä |  | |
| Aikakauslehdet | ||
| Resurssit |
| |
| Ihmiset | ||
| Organisaatiot | ||
| Luokka " Elämän pidentäminen " | ||