Ikääntymisen evoluutiokehitys on monien tutkimusten ja tieteellisten teorioiden aiheena . Niillä pyritään muun muassa selittämääneri organismien suurta elinajanodoteeroa . Aiheeseen liittyvistä teorioista voidaan erottaa mutaatioiden kertymisen , antagonistisen pleiotropian ja kertakäyttöisen soman [1] [2] [3] . He ehdottavat, että pitkäikäisyyttä edistäviä geneettisiä muutoksia ei juurikaan tueta luonnonvalinnasta , koska luonnollisissa olosuhteissa ne tuskin ilmenevät: organismit eivät yleensä elä vanhuuteen ympäristötekijöiden (petoeläimet, onnettomuudet, sairaudet, nälkä). Sen sijaan valinta suosii geenejä, jotka edistävät varhaista kypsymistä ja lisääntymistä. Niiden geneettisten ominaisuuksien valinta, jotka edistävät molekyylien ja solujen pysymistä terveinä, heikkenee iän myötä useimmissa lajeissa [4] .
August Weisman vastasi darwinilaisen evoluution mekanismien tulkinnasta ja virallistamisesta teoreettisissa puitteissa. Vuonna 1889 Augustus oletti, että ikääntyminen oli osa elämänohjelmaa, jonka tarkoituksena oli tehdä tilaa seuraavalle sukupolvelle evoluution välttämättömän vaihtelun ylläpitämiseksi. Ajatus siitä, että ikääntymisen ominaisuus sopeutui sen haitallisten vaikutusten vuoksi, jätettiin suurelta osin huomiotta suurimman osan 1900-luvulta, mutta hänen teoreettinen mallinsa viittaa siihen, että altruistista ikääntymistä voi tapahtua, jos väestön välillä on pieni kuilu. [5] Hieman myöhemmin Weismann kuitenkin hylkäsi teoriansa ja perusti jonkin ajan kuluttua uuden teorian "ohjelmoidusta kuolemasta".
Luonnonvalinta on prosessi, jolla organismit sopeutuvat ympäristöönsä. Ennustetaan, että vahvimpien yksilöiden selviytyminen lisää jälkeläisten määrää. Luonnonvalinta vaikuttaa elämän ominaisuuksiin optimoiden lisääntymisen menestystä ja kuntoa ajan myötä. Kuntoisuus viittaa tässä yhteydessä siihen, kuinka todennäköistä organismin on selviytyä ja lisääntyä. Kaikki tämä perustuu ympäristöön sekä asenteeseen väestön muita yksilöitä kohtaan. Esimerkkejä elämänominaisuuksista ovat ikä ja koko ensimmäisellä jalostushetkellä, tuotettujen jälkeläisten koko ja lukumäärä sekä lisääntymisikä. Organismit investoivat energiaa kasvuun, lisääntymiseen ja ylläpitoon noudattaen tiettyä kaavaa, joka muuttuu heidän elämänsä aikana eri energiajakaumien välisten kompromissien vuoksi. Esimerkiksi investoinnit lisääntymiseen tällä hetkellä verrattuna tulevaisuuteen tehdään toisen kustannuksella. Luonnonvalinta ei kuitenkaan ole niin tehokas jo aikuisille organismeille. Mutaatioiden kertyminen (AM) ja antagonistinen pleiotropia (AP) ovat kaksi ikääntymiseen vaikuttavaa tekijää. [6] Sekä NM että AP vaikuttavat ikääntymiseen liittyvään kuntoon ja kuntoon. [7] Satunnaisten, ikään liittyvien mutatoituneiden iturataalleelien kerääntyminen tunnetaan mutaatioiden kertymisenä. Huomaa, että somaattiset mutaatiot eivät periydy, ne ovat vain kehityksen vaihtelun lähde. Drosophila melanogasterilla tehdyt tutkimukset ovat osoittaneet, että mutaatioiden kertyminen johtaa alleelien yhdistelmään, jolla on "ikään liittyviä lisävaikutuksia", jotka aiheuttavat vähentynyttä stressireaktiota ja viime kädessä ikääntymiseen liittyvää kunnon heikkenemistä. [6] Sukusolujen jakautumisen määrä sukupolvea kohti vaihtelee kloonien välillä ja riippuu genomin koosta; ihmisillä 401 sukusolun jakautumista tapahtuu miehillä sukupolvea kohden ja vain 31 naisilla [8]
Ensimmäisen modernin teorian nisäkkäiden ikääntymisestä muotoili Peter Medawar vuonna 1952. Tämä teoria muodostui edellisellä vuosikymmenellä yhdessä J.B.S. Haldanen ja hänen käsityksensä valinnan varjosta. Ihmisen sivilisaation kehitys on päässyt eroon valinnan varjosta, sillä ihmisten nyky-elämän olosuhteisiin kuuluu ruoan laadun, elinolojen ja terveydenhuollon paraneminen. Tämä parannettu terveydenhuolto sisältää modernin lääketieteen, kuten antibiootit ja uudet lääketieteelliset tekniikat. [9] Useat Drosophilassa tehdyt tutkimukset ovat osoittaneet, että uusien haitallisten mutaatioiden ilmentymisen ikä määrää niiden vaikutuksen kuolleisuuteen. Yleisesti kuitenkin; vaikka niiden esiintymistiheys lisääntyy, niiden vaikutukset ja vaihtelevuus vähenevät iän myötä.
Ei ole teoriaa, joka selittäisi, kuinka nämä haitalliset mutaatiot voivat vaikuttaa kuntoon eri ikäisinä ja ikääntymisen kehitykseen. [10] [11] Heidän ajatuksensa oli, että ikääntyminen on enemmän laiminlyöntiä, koska luonto on aina ollut erittäin kilpailullinen paikka. Lähes kaikki eläimet kuolevat luonnossa saalistamiseen, sairauksiin tai onnettomuuksiin, mikä voi osaltaan lyhentää eliniänodotetta. Siksi ei ole mitään erityistä syytä, miksi kehon pitäisi pysyä kunnossa pitkään, koska valintapaine on alhainen ominaisuuksille, jotka säilyisivät sen ajan jälkeen, jolloin useimmat eläimet olisivat joka tapauksessa kuolleet. Aineenvaihduntataudit johtuvat nykyajan sivilisaation vähäisestä fyysisen aktiivisuuden tarpeesta verrattuna aikoihin, jolloin ihmisten piti etsiä ruokaa luonnosta selviytyäkseen. [9] Nyt kun valikoiva varjo on siirtynyt, ihmisten on kohdattava uusia valikoivia ongelmia ja haasteita.
Ikääntymistä pidetään fysiologian sivutuotteena, koska solujemme aineenvaihdunta tuottaa myrkyllisiä tuotteita, mutatoitumme ikääntyessämme ja meiltä puuttuu uusiutuvia kantasoluja . Miksi selektio ei ole löytänyt mutaatioita, jotka mahdollistaisivat esimerkiksi solujen uusiutumisen tai myrkyllisen aineenvaihdunnan välttämisen? Miksi vaihdevuodet kehittyivät? Koska valinta on tehokkaampaa ominaisuuksille, jotka ilmenevät varhaisessa elämässä. Varhaiseen elämään vaikuttavat mutaatiot lisäävät kuntoa paljon enemmän kuin myöhään alkavat mutaatiot. Useimmat ihmiset ovat jo lisääntyneet ennen kuin mikään sairaus on ilmaantunut; tämä tarkoittaa, että vanhemmat välittävät alleelinsa jälkeläisilleen ennen kuin heillä on kuntoongelmia ja siksi on "liian myöhäistä" valita.
Kaksi teoriaa; sopeutumattomia ja mukautuvia käytetään selittämään ikääntymisen kehitystä eli lisääntymiskyvyn heikkenemistä iän myötä. [7] Maladaptiivinen teoria viittaa siihen, että ihmisen iän evoluutionaalinen rappeutuminen tapahtuu haitallisten mutaatioiden kertymisen seurauksena ituradassa. [7] Näitä haitallisia mutaatioita alkaa ilmaantua elämän loppua kohti, jolloin olemme jo synnyttäneet jälkeläisiä ja heikentyneet. Tämä tarkoittaa, että luonnonvalinta ei voi vaikuttaa näihin yksilöihin, koska niiden lisääntyminen on jo päättynyt. Drosophila melanogasterilla tehdyt tutkimukset ovat osoittaneet käänteisen suhteen keskimääräisen optimaalisen kypsyysiän ja geenikohtaisen mutaationopeuden välillä. [12] Mutaatioiden kertyminen vaikuttaa kasvuun ja lisääntymiseen käytetyn ajan ja energian jakautumiseen organismin koko elinkaaren aikana, erityisesti lisääntymisjakson aikana, koska mutaatioiden kerääntyminen voi edistää ikääntymisen kasvua. Se tarkoittaa vain sitä, että organismien tulisi saavuttaa optimaalinen kypsyys nuorena, koska niiden lisääntymisikä lyhenee mahdollisen mutaatioiden kertymisen vuoksi. [12]
Mutaatiot tapahtuvat melko satunnaisesti suhteessa ympäristön tarpeisiin ja kuntoon. Ne voivat olla joko hyödyllisiä, kun ne lisäävät organismin kuntoa, tai neutraaleja, kun ne eivät vaikuta organismin kuntoon, tai haitallisia, kun ne vaikuttavat negatiivisesti organismin kuntoon. Aiemmat kokeet ovat osoittaneet, että useimmat mutaatiot ovat haitallisia, ja vain harvat ovat hyödyllisiä. Kehityksen aikana toistensa kanssa vuorovaikutuksessa olevien geenien mutaatiot luovat biologista ja siten fenotyyppistä monimuotoisuutta. Mutaatiot ovat geneettistä tietoa, joka ilmaistaan organismien keskuudessa geeniekspression kautta , mikä tarkoittaa geneettisen tiedon muuntamista fenotyyppiseksi luonteeksi. [13] Evoluutio on muutos perinnöllisissä piirteissä populaatiossa useiden sukupolvien aikana, koska mutaatiot synnyttävät vaihteluita periytyviin ominaisuuksiin; niitä pidetään evoluution raaka-aineina. Siksi hyödyllisten mutaatioiden kerääntyminen kehityksen aikana voi tuottaa lisää fenotyyppisiä variaatioita, mikä lisää niiden geenien esiintymistiheyttä ja vaikuttaa fenotyyppisen evoluution kykyyn [14] .
Somaattiset solutSuosittu ajatus, joka ei ole saanut juurikaan kokeellista tukea, on, että somaattisten solujen mutaatiot ovat tärkein ikääntymisen syy. Hiirillä, joilla on viallinen mutL Pms2 -homologi, mutaationopeus kaikissa kudoksissa on noin 100-kertainen, mutta ikääntyminen ei tapahdu nopeammin. [15] Näillä hiirillä on enimmäkseen normaali kehitys ja elämä, lukuun ottamatta karsinogeneesin varhaista alkamista ja urosten hedelmättömyyttä. Vaikka ituradan mutaatiot voivat vaikuttaa ikääntymisprosessin kulkuun useiden sukupolvien ajan (kuten edellä on käsitelty), organismin eliniän aikana tapahtuvilla somaattisilla mutaatioilla näyttää olevan vain vähän, jos ollenkaan, vaikutusta ikääntymisprosessiin.
George C. Williams kritisoi Medawarin teoriaa ja kehitti sen myöhemmin vuonna 1957. Williams huomautti, että ikääntyminen voi olla syynä moniin kuolemiin, vaikka eläimet eivät "kuole vanhuuteen". [1] Hän aloitti hypoteesinsa ajatuksella, että ikääntyminen voi johtaa aikaisempaan ikääntymiseen elämän kilpailullisen luonteen vuoksi. Pienikin ikääntyminen voi olla kohtalokasta; siksi luonnonvalinta todella huolehtii siitä ja ikääntyminen ei ole ilmaista. [16]
Williams ehdotti lopulta oman hypoteesinsa, kutsuen sitä antagonistiseksi pleiotropiaksi . Pleiotropia itsessään tarkoittaa yhtä mutaatiota, jolla on useita vaikutuksia fenotyyppiin . Toisaalta antagonistinen pleiotropia käsittelee yhtä geeniä, joka luo kaksi ominaisuutta, yhden hyödyllisen ja toisen haitallisen. Pohjimmiltaan tämä viittaa geeneihin, jotka ovat hyödyllisiä varhaisessa iässä, mutta keräävät haitallisia piirteitä hieman myöhemmin. [1] Toisin sanoen antagonistinen pleiotropia on kahden ominaisuuden välisen yhteenvetosuhteen negatiivisuus sekä olosuhteet, joissa yksi fenotyyppinen ominaisuus vaikuttaa positiivisesti nykyiseen lisääntymiseen kiihtyneen ikääntymisen, kasvun ja myöhemmän ylläpidon kautta. Antagonistinen pleiotropia on vakio, ellei tapahdu mutaatiota, joka muuttaa ensisijaisen lokuksen vaikutuksia. [12]
Vaikka antagonistinen pleiotropia on vallitseva teoria nykyään, sitä pidetään vain itsestäänselvyytenä, mutta sen totuutta ei ole testattu erityisillä testeillä. Tutkimukset ovat osoittaneet, että tämä ei pidä paikkaansa kaikkien geenien kohdalla ja että se voidaan pitää teorian osittaisena tukena, mutta se on ristiriidassa sen perusoletuksen kanssa, että geneettiset kompromissit ovat ikääntymisen tärkein syy.
Jalostuskokeissa Michael R. Rose valitsi hedelmäkärpäsiä , joilla on pitkä elinikä. Antagonistisen pleiotropian perusteella Rose odotti, että tämä välttämättä vähentäisi heidän hedelmällisyyttään . Hänen tiiminsä havaitsi, että he pystyivät kasvattamaan kärpäsiä, jotka elivät yli kaksi kertaa pidempään kuin ne, joilla he aloittivat, mutta yllätykseksi pitkäikäiset kärpäset muniivat itse asiassa enemmän munia kuin lyhytikäiset. Tämä oli toinen takaisku pleiotropian teorialle, vaikka Rose väittää myös, että tämä saattaa olla vain hänen kokeilunsa piirre. [17]
Kolmas pääteoria, jonka Thomas Kirkwood ehdotti vuonna 1977, olettaa, että organismin on otettava huomioon käytettävissään olevat resurssit. Se käyttää niitä ympäristöstä aineenvaihduntaan , lisääntymiseen, korjaamiseen ja ylläpitoon, ja kehon on pakko tehdä kompromisseja, kun resurssit ovat rajalliset. Teorian mukaan tämä kompromissi saa kehon jakamaan energiaa uudelleen korjaustoimintoon, mikä johtaa kehon asteittaiseen heikkenemiseen iän myötä. [2]
Tätä teoriaa koskeva varoitus viittaa siihen, että tämä energian uudelleenjako perustuu pikemminkin aikaan kuin resurssien rajoituksiin. Tämä konsepti keskittyy evoluution paineeseen lisääntyä tietyllä, optimaalisella ajanjaksolla, jonka määrää ikä ja ekologinen markkinarako. Tämä tapahtuu varaamalla aikaa ja energiaa vaurioiden korjaamiseen solutasolla, mikä johtaa vaurioiden kertymiseen ja lyhentyneeseen elinikään verrattuna pidempään tiineisiin organismeihin . Tämä käsite on peräisin nisäkässolujen genomin stabiiliuden vertailevasta analyysistä. [18] [19]
Yksi vastakkainen väite perustuu kalorirajoituksen vaikutukseen , joka pidentää elämää. [20] [21] [22] Ruoan rajoittamisen ei kuitenkaan ole osoitettu lisäävän elinikäistä lisääntymismenestystä (kuntokykyä), koska kun ruoan saatavuus on alhaisempi, myös lisääntymiskyky on heikompi. Lisäksi kalorit eivät ole ainoa resurssi, jota kehossa voidaan rajoittaa ja joka voi vaikuttaa moniin kuntoparametreihin.
Aivan kuten DNA-mutaatiolla ja ekspressiolla on fenotyyppisiä vaikutuksia organismeissa, DNA-vaurioilla ja mutaatioiden kertymisellä on myös fenotyyppisiä vaikutuksia vanhuksilla. Makromolekyylien, kuten DNA:n, RNA:n ja proteiinien, vaurioituminen sekä kudosten ja elinten tuhoutuminen ovat ikääntymisen perusta. Lajikohtaiset ikääntymisnopeudet johtuvat lisääntymisvaiheen jälkeen tapahtuvista haitallisista muutoksista. Mitokondriaalinen DNA (mtDNA) säätelee solujen aineenvaihduntaa , apoptoosia ja oksidatiivisen stressin hallintaa . [23] Siksi mtDNA-vauriot ovat toinen ikääntymiseen liittyvien fenotyyppien aiheuttaja. Neurodegeneraatio ja syöpä ovat kaksi tekijää, jotka ilmenevät ainutlaatuisena DNA-vauriona; Siksi ihmisten on ymmärrettävä DNA-vaurion ja DNA:n korjauksen välinen muuttuva suhde ikääntyessään ollakseen tietoisia ikään liittyvistä sairauksista ja kehittääkseen elämäntapoja, jotka voivat auttaa pidentämään tervettä elämää. [24]
Ikääntymisen DNA-vaurioteoria olettaa, että DNA-vauriot ovat kaikkialla biologisessa maailmassa ja ovat ikääntymisen ensisijainen syy. [25] Teoria perustuu ajatukseen, että ikääntyminen tapahtuu ajan myötä DNA-vaurion vuoksi. Esimerkiksi nisäkkäiden aivoja ja lihaksia koskevat tutkimukset ovat osoittaneet, että kyky korjata DNA:ta on suhteellisen korkea varhaisessa kehitysvaiheessa, kun solut jakautuvat mitoottisesti, mutta heikkenevät merkittävästi solujen siirtyessä postmitoottiseen tilaan [26] [ 27] [28]
DNA-korjauskyvyn ilmentymisen vähentämisen vaikutus on lisätä DNA-vaurioiden kertymistä. Tämä häiritsee geenin transkriptiota ja aiheuttaa ikääntymistä määrittelevien solu- ja kudostoimintojen asteittaista menetystä. Vasteena DNA-vaurioille yksi oksidatiivisen stressin laukaisemista vasteista on p53 -aktivaatio . [29] p53-proteiini sitoutuu suoraan DNA:han ja stimuloi sitten p21 -proteiinin tuotantoa , joka tunnetaan myös sykliinistä riippuvaisena kinaasi-inhibiittorina 1. Tämä voi taata solun kyvyttömyyden edetä seuraavaan jakautumisvaiheeseen, vaurioitunutta DNA:ta ei korjata. P21-solut pystyvät kuitenkin laukaisemaan apoptoosin . Apoptoosi eli ohjelmoitu solukuolema liittyy immuunijärjestelmän, luustolihasten asteittaiseen heikkenemiseen ja ikääntymisen aiheuttamiin häiriöihin kehon toiminnassa. [kolmekymmentä]
Telomeerit ovat toistuvia nukleotidisekvenssejä , jotka suojaavat kromosomiemme päitä; ne ovat herkkiä oksidatiiviselle stressille ja tuhoutuvat kromosomien replikaation aikana. Telomeraasi on ribonukleotidiproteiini , joka auttaa korjaamaan ja korvaamaan rikkoutuneita telomeerejä . Kuitenkin ikääntyessämme telomeraasi pettää meidät; se ei kykene korjaamaan telomeerejä, ja koko kehomme alkaa hajota. Tämä tarkoittaa, että solumme eivät voi enää jakautua tai jakautua virheellisesti, mikä on ikääntymisen perusta. Uusi tutkimus on myös osoittanut, että telomeerien lyhenemisen ja mitokondrioiden toimintahäiriön välillä on yhteys. [31] Telomeraasin yli-ilmentyminen lisää kuitenkin syövän kehittymisen todennäköisyyttä. Jos telomeerit pysyvät korjaustilassa, eliniän todennäköisyys kasvaa, mutta solujen jakautuminen lisääntyy ja syöpään johtavien mutaatioiden todennäköisyys kasvaa. Näin ollen pitkäikäinen solu on vain tikittävä aikapommi. Siksi telomeraasiaktiivisuuden lisääminen ei ole ratkaisu ongelmaan; se vain sallii solujen elää pidempään, mutta alastomilla myyrärotilla on korkea telomeraasiaktiivisuus; he elävät pitkään eivätkä koskaan saa syöpää; siksi ne ovat poikkeus tästä hypoteesista. [32]
Teoriat, kuten Weissmanin "ohjelmoidun kuoleman" teoria, viittaavat siihen, että ikääntymisen aiheuttama rappeutuminen ja kuolema on määrätietoinen seuraus organismin evoluutiosuunnittelusta, ja niitä kutsutaan ohjelmoiduksi ikääntymisen tai mukautuvan ikääntymisen teorioiksi.
Kehittyvyyteen perustuva ohjelmoitu ylläpitoteoria [33] viittaa siihen, että toipumismekanismeja ohjataan yleisellä ohjausmekanismilla, joka pystyy havaitsemaan olosuhteet, kuten kalorirajoitukset, ja voi olla vastuussa tietyn lajin eliniästä. Tässä teoriassa selviytymismenetelmät perustuvat kontrollimekanismeihin sen sijaan, että nisäkkäiden ikääntymisen ohjelmoimattomassa teoriassa havaitaan yksilöllinen ylläpitomekanismi.
Ei-ohjelmoitava nisäkkäiden ikääntymisen teoria [34] väittää, että eri lajeilla on erilaiset kyvyt ylläpitää ja palauttaa. Pitkäikäisillä lajeilla on monia mekanismeja kompensoida hapettumisen, telomeerien lyhenemisen ja muiden tuhoavien prosessien aiheuttamia vahinkoja. Lyhyempiikäisillä lajeilla, jotka saavuttavat sukukypsyyden aikaisemmin, on vähemmän pitkäikäisyyden tarve, eivätkä ne siksi ole kehittäneet tai säilyttäneet tehokkaampia korjausmekanismeja. Siksi vauriot kerääntyvät nopeammin, mikä johtaa aikaisempiin ilmenemismuotoihin ja lyhenee eliniän odotteeseen. Koska on olemassa monia erilaisia ikääntymisen ilmenemismuotoja, joilla näyttää olevan hyvin erilaisia syitä, on todennäköisesti monia erilaisia huolto- ja korjaustoimintoja.
Selektiivinen varjostus on yksi ikääntymisen evoluutioteorioista, joka perustuu oletukseen, että yksilön valinta tyypillisesti heikkenee, kun hän on pääosin läpäissyt murrosiän. Tämän seurauksena seksuaalista sopivuutta huomioimatta muodostuu varjo, jota ei enää oteta huomioon yksilön ikääntyessä. Tämä tukee ajatusta, että luonnollisen valinnan voima heikkenee iän myötä, jonka esittelivät ensimmäisenä Peter B. Medewar ja J.B.S. Haldane.
"Avainkäsitteellinen ajatus, jonka ansiosta Medawar, Williams ja muut pystyivät kehittämään ikääntymisen evoluutioteoriaa, perustuu käsitykseen, että luonnonvalinnan voima, mitta siitä, kuinka tehokkaasti valinta vaikuttaa eloonjäämiseen tai hedelmällisyyteen suhteessa ikään, heikkenee asteittain. ikä." [35]
Medewar kehitti mallin, joka korostaa tätä ja osoittaa, että väestön eloonjääminen laskee yksilön ikääntyessä, mutta lisääntymisnopeus pysyy vakiona. Lisääntymistodennäköisyys on yleensä huipussaan murrosiässä ja pienenee yksilön ikääntyessä, kun taas muulla populaatiolla se pienenee iän myötä valinnan varjossa. Malli tukee myös Medewarsin teoriaa, jonka mukaan vaaralliset ja arvaamattomat ympäristöolosuhteet, kuten sairaudet, ilmastonmuutos ja saalistajat, aiheuttavat monien yksilöiden kuoleman pian murrosiän jälkeen. Siksi todennäköisyys, että yksilö selviää ja kärsii ikääntymisen vaikutuksista, on suhteellisen pieni.
Samoin monet hyödylliset mutaatiot karsitaan pois, jos niillä on myönteinen vaikutus yksilöön myöhemmässä elämässä. Jos esimerkiksi hyödyllinen tai haitallinen mutaatio tapahtuu vasta yksilön lisääntymisvaiheen jälkeen, se ei vaikuta kuntoon, eikä sitä siksi voida kitkeä pois. Myöhemmin näiden myöhäisten mutaatioiden ja vaikutusten katsotaan olevan valinnan "varjoalueella". [36]
Ryhmävalinta tapahtuu, kun ryhmä yksilöitä onnistuu tai epäonnistuu kokonaisuutena. Tällä mekanismilla geneettinen ajautuminen tapahtuu kollektiivisesti kaikille ryhmän jäsenille ja erottaa heidät muista lajinsa ryhmistä. Tämä mekanismi eroaa yksilövalinnasta siinä, että se tapahtuu ryhmien tasolla, ei yksittäisten yksilöiden tasolla [37] .
Usein sukupolvelta toiselle siirtyvät myös jo lisääntymisvaiheen läpikäyneet ihmiset: pullonokkadelfiinit ja pilottivalaat suojelevat lastenlapsiaan. Jotkut nisäkkäät, monet hyönteiset ja noin 200 lintulajia lisääntyvät rinnakkain; sukupuolierot ihmisperäisten kädellisten selviytymisessä korreloivat yleensä jälkeläisten hoitoon; tai vauva Efe vierailee usein yli 10 henkilöä. Lee kehitti muodollisen teorian, joka yhdisti valinnan maahanmuuttajille (minkä tahansa iässä) ja hedelmällisyyden valintaa. [38]
Evolvatiivisuus perustuu ajatukseen, että organismi pystyy sopeutumaan geneettisesti ympäristöönsä.
Skulachev (1997) [39] ehdotti, että ohjelmoitu ikääntyminen voisi auttaa evoluutioprosessia luomalla vähitellen kasvavan ongelman tai esteen selviytymiselle ja lisääntymiselle ja siten parantamalla hyödyllisten ja käyttökelpoisten ominaisuuksien valintaa.
Goldsmith (2008) [40] oletti, että vaikka sukupolven ja evoluutionopeuden lisääminen on hyväksi lajille, on myös tärkeää rajoittaa elinikää, jotta vanhemmat yksilöt eivät hallitse geenipoolia .
Youngin malli (2013) [5] perustuu myös ajatukseen, että ikääntyminen voi nopeuttaa uusien adaptiivisten geenien kertymistä paikallisiin populaatioihin. Mutta kirjoituksessaan Yang muutti terminologian "kehittyvyydestä" "geneettiseksi luovuuteen" helpottaakseen ymmärtämistä, että ikääntymisellä voi olla lyhyen aikavälin etuja enemmän kuin sana "kehittyvyys" antaa ymmärtää.
Lenart ja Vascu (2016) [41] viittasivat myös kehittyvyyteen päämekanismina, joka voi johtaa ikääntymisen evoluutioon. He kuitenkin olettivat, että vaikka todellinen ikääntymisvauhti voisi olla mukautuva, ikääntyminen itsessään on väistämätöntä. Toisin sanoen evoluutio saattaa muuttaa ikääntymisnopeutta, mutta jonkin verran ikääntymistä tapahtuu aina, olipa se kuinka hidasta tahansa.
Kuolleisuus on kuolleiden määrä tietyssä ryhmässä tietyn ajanjakson aikana. [42] Kuolleisuutta on kahta tyyppiä: sisäinen ja ulkoinen kuolleisuus. Uskotaan, että sisäinen kuolleisuus on seurausta sisäisten tekijöiden aiheuttamasta ikääntymisestä, kun taas ulkoinen kuolleisuus on suoraa seurausta ympäristötekijöistä. Esimerkkinä voidaan mainita, että lepakoilla on vähemmän potentiaalisia petoeläimiä, ja siksi niille on ominaista alhainen ulkoinen kuolleisuus. Linnut ovat lämminverisiä ja kooltaan samanlaisia kuin monet pienet nisäkkäät, mutta elävät usein 5-10 kertaa pidempään. Ne kokevat vähemmän petoeläinpainetta kuin maanisäkkäät ja niillä on pienempi ulkoinen kuolleisuus.
Kehon koon ja eliniän välistä suhdetta tutkittaessa voidaan myös havaita, että lihansyöjänisäkkäät elävät yleensä pidempään kuin lihansyöjäisäkkäät kontrolloidussa ympäristössä, kuten eläintarhassa tai luonnonsuojelualueella. Selitys kädellisten (kuten ihmisten, apinoiden ja marmosettien) pitkälle elinkaarelle suhteessa ruumiin kokoon on niiden älykkyys ja alhaisempi sisäinen kuolleisuus.
Mahdollinen ituradan kuolemattomuusYksittäiset organismit ovat kuolevaisia; heillä on taipumus vanhentua ja kuolla, kun taas myöhempiä sukupolvia yhdistävät sukusolut voivat mahdollisesti jäädä kuolemattomaksi. Tämän eron ytimessä on biologian peruskysymys. Venäläinen historioitsija ja biologi Zhores A. Medvedev [43] uskoi, että replikatiivisten genomisten ja muiden synteettisten järjestelmien tarkkuus ei yksinään voi selittää niin kutsuttujen itulinjojen kuolemattomuutta . Pikemminkin Medvedev oli taipuvainen uskomaan, että seksuaalisen lisääntymisen biokemian ja genetiikan ominaisuudet osoittavat omituisten tiedon ylläpito- ja palautusprosessien olemassaoloa gametogeneesin eri vaiheissa . Erityisesti Medvedev uskoi, että tärkeimmät mahdollisuudet sukusolujen informaatiotukeen syntyvät meioosin ja DNA:n korjauksen aikana tapahtuvan rekombinoinnin kautta ; hän näki niissä sukusolujen sisällä tapahtuvia prosesseja, jotka pystyvät palauttamaan DNA :n ja kromosomien eheyden vaurioista, jotka aiheuttavat somaattisten solujen peruuttamatonta vanhenemista .
Progeroid-oireyhtymät ovat geneettisiä sairauksia, jotka liittyvät ennenaikaiseen ikääntymiseen. Progeroid-oireyhtymille on ominaista fysiologisen ikääntymisen kaltaiset piirteet, kuten hiustenlähtö ja sydän- ja verisuonitaudit. [44]
ProgeriaProgeria on yhden geenin geneettinen sairaus, joka aiheuttaa monien tai useimpien ikääntymisen oireiden kiihtymistä varhaislapsuudessa. Yksi 4-8 miljoonasta syntyneestä kärsii tästä taudista. [45] Tästä taudista kärsiville on ominaista menestymisen epäonnistuminen, ja heillä on useita oireita, jotka aiheuttavat poikkeavuuksia nivelissä, hiuksissa, ihossa, silmissä ja kasvoissa. [46] Suurin osa heistä elää vain 13-vuotiaiksi. [47] Vaikka termiä progeria käytetään löyhästi kaikkiin sairauksiin, joille on ominaista ennenaikaisen ikääntymisen oireet, sitä käytetään usein myös Hutchinson-Gilfordin progeriaoireyhtymän (HGPS) yhteydessä. Lapsille, joilla on diagnosoitu HGPS, kehittyy selkeitä kasvonpiirteitä, kuten pienet kasvot, ohuet huulet, pieni leuka ja ulkonevat korvat. Vaikka progeria voi aiheuttaa fyysisiä poikkeavuuksia lapsessa, se ei vaikuta lapsen motorisiin taitoihin tai älylliseen kehitykseen. [48] HGPS:stä kärsivät ovat alttiita kardiovaskulaarisille ja neurologisille häiriöille. [49] HGPS:n aiheuttaa pistemutaatio geenissä, joka koodaa laminaatti A -proteiinia. Tämä proteiini edistää geneettistä vakautta ylläpitämällä proteiinitasoja, joilla on tärkeä rooli ei- homologisessa päiden yhdistämisessä ja homologisessa rekombinaatiossa . [50] Hiiren solut, joista puuttuu prelamiini A:n kypsyminen, osoittavat lisääntynyttä DNA-vauriota ja kaikenlaisia kromosomipoikkeavuuksia , ja lisäksi niillä on myös lisääntynyt herkkyys DNA:ta vahingoittaville aineille. [51] HGPS:ssä kyvyttömyys korjata DNA-vaurioita , jotka johtuvat viallisesta A-tyypin laminista, voi aiheuttaa laminopatiaan liittyvää ennenaikaista ikääntymistä. [51]
Wernerin oireyhtymäWernerin oireyhtymä, joka tunnetaan myös aikuisten progeriana, on toinen yhden geenin geneettinen häiriö. Se johtuu WRN-geenin mutaatiosta. [49] Se vaikuttaa noin yhteen 200 000 Yhdysvaltain kansalaisesta [52] . Tämä oireyhtymä alkaa vaikuttaa ihmisiin jo murrosiässä ja estää lapsia kasvamasta murrosikään. Wernerin oireyhtymällä on neljä yhteistä piirrettä: kaihi molemmissa silmissä, skleroderman kaltaiset ihomuutokset , lyhytkasvuisuus sekä varhainen harmaantuminen ja hiustenlähtö. [49] Kun ihminen täyttää kaksikymmentä, hiusten väri, iho ja ääni yleensä muuttuvat. Tätä sairautta sairastavan henkilön keskimääräinen elinajanodote on noin 40-46 vuotta. [53] Tämä tila voi myös vaikuttaa kehon mittasuhteisiin ja painon jakautumiseen. [54] Wernerin oireyhtymää sairastavilla on lisääntynyt riski saada silmäkaihi, tyypin 2 diabetes , erityyppiset syövät ja ateroskleroosi . [52] Se tosiasia, että proteiini on vuorovaikutuksessa DNA-PKcs : n ja proteiinin Ku-kompleksin kanssa yhdistettynä näyttöön siitä, että WRN-puutteiset solut tekevät laajoja deleetioita ei-homologisten DNA-päiden kiinnityskohtiin, viittaa WRN:n rooliin. proteiini ei-homologisen DNA :n korjausprosessissa pääteyhteydet . [55] WRN-proteiinilla näyttää myös olevan rooli rekombinaatiovälituotteiden erottelussa DNA:n kaksoisjuostekatkojen homologisen rekombinaatiokorjauksen aikana. [55]
Bloom-oireyhtymä on erittäin harvinainen autosomaalinen resessiivinen sairaus, jolle on ominaista lyhytkasvuisuus, kromosomien epävakaus, syöpäalttius ja jopa auringon herkkyys. [56] Tätä oireyhtymää sairastavilla voi olla oppimis- ja oppimisongelmia sekä lisääntynyt riski sairastua krooniseen obstruktiiviseen keuhkosairauteen (COPD) ja muihin sairauksiin. [57]
Cockaynen oireyhtymä on homotsygoottinen tai heterotsygoottinen mutaatio, joka johtaa lyhyeen kasvuun ja epänormaaliin kallon kokoon sekä hitaaseen henkiseen ja fyysiseen kehitykseen. [58]
Rothmund-Thomsonin oireyhtymä on erittäin harvinainen autosomaalinen resessiivinen sairaus, joka vaikuttaa kantajansa ihoon. Tälle taudille on ominaista seuraavat oireet: nuorten kaihi, harvat karvat, kasvun hidastuminen ja luuston rakenteen poikkeavuudet. [59]
Ikääntymisen teoriat auttavat tutkijoita ymmärtämään ja löytämään hoitoja ikään liittyviin sairauksiin:
Teoria ikääntymisen evolutiivisesta alkuperästä haitallisten mutaatioiden kertymisen seurauksena, jotka voivat fenotyyppisesti toteutua vasta myöhemmillä elämänjaksoilla, perustuu näkemykseen ikääntymisestä soman olemassaolon kestona. Tiedemiehet vastustavat tätä teoriaa useilla vakavilla vastalauseilla [61] :
evoluutiobiologia | |
---|---|
evoluutioprosessit | |
Evoluution tekijät | |
Populaatiogenetiikka | |
Elämän alkuperä | |
Historialliset käsitteet | |
Nykyajan teoriat | |
Taksonien evoluutio | |