Der Blick eines Biologen auf die Wurzeln unseres Alterns

Hallo!

Der folgende Text wurde ursprünglich als Fortsetzung dieses Dialogs getippt, aber die Größe der Antwort überstieg alle denkbaren Größen, und da Habré nach der Quelle des Alterns und des Todes gefragt ist, habe ich beschlossen, ihn (die Antwort) als separaten Artikel zu schreiben.

Haftungsausschluss: Wenn es Ihnen so scheint, als ob der Text an eine bestimmte Person und nicht an das gesamte Publikum gerichtet ist, dann ist es das, aber ich werde nichts ändern.

Dieser Artikel wurde vollständig aus dem Kopf geschrieben, der auf einmal aufgerufen wird (allerdings in drei Schritten), da er die Mindestanzahl an Links und Bildern enthält - bitte verstehe und vergebe oder schreibe in die Kommentare, vielleicht werde ich etwas reparieren.

Anstelle eines Prologs: Ein Appell an Phenik`s . Hier habe ich auf unseren Dialog zurückgeschaut und festgestellt, dass ich die Kommunikation falsch aufgebaut habe, dass ich viele unangenehme Fragen gestellt habe, die Sie zu einer toten Verteidigung gezwungen haben (deshalb sind wir anscheinend im Kreis herumgegangen) und meine Position in keiner Weise abgedeckt haben. Entschuldigung, ich werde versuchen, das Problem zu beheben.

Ich weiß nicht einmal, wo ich anfangen soll, also beginne ich vielleicht mit dem entferntesten und abstraktesten Bereich. Sie wenden die Thermodynamik fälschlicherweise auf die Biologie an. Es scheint Ihnen, dass das Chaos (ich werde das Wort Entropie bewusst vermeiden, wo immer dies möglich ist), das in der Umwelt auftritt, das Biosystem mit Sicherheit „besiegen“ muss (schließlich erwartet uns alle der thermische Tod). Dies ist jedoch nicht der Fall, im Gegenteil, diese exotischen chemischen Reaktionen haben gelernt, vom umgebenden Chaos zu profitieren und sich in biologische Systeme zu verwandeln, und der Vektor der Entwicklung dieser Systeme zielt hauptsächlich auf die Isolation ab (tatsächlich in Richtung Unabhängigkeit, aber im Kontext unserer Debatte ist "Isolation" korrekter ein Wort) von sich selbst aus der äußeren Umgebung und eine zunehmend effektive Nutzung dieser Umgebung (und ihrer Schwankungen) in den eigenen Bedürfnissen. Wenn Sie sich den molekularen Lebensstandard ansehen, werden Sie sehen, dass wir im Grunde genommen aufgrund der Brownschen Bewegung und des listigen Jonglierens mit Ionen, Hydrophobizität und Hydrophilie leben. Sie werden sehen, dass diese Oxidation nicht zwangsläufig die Zellstrukturen schädigt und die Zelle Redoxreaktionen effektiv für ihre eigenen Bedürfnisse nutzt.

Ich sage sofort, dass ich nicht sage, dass das Chaos um das Biosystem nicht in der Lage ist, es auf die eine oder andere Weise zu beschädigen. Ich versuche mich auf die Tatsache zu konzentrieren, dass dieses Chaos eine normale Umgebung für Biosysteme ist und dass Biosysteme insgesamt viel mehr vom Chaos profitieren als Schaden anrichten Sie würden einfach nicht existieren.

Wenn wir zu dem Standpunkt kommen, dass die Umwelt den Körper unweigerlich zerstört (modern, sich kontinuierlich an die Umwelt anpassend, in der er in den letzten 3,5 Milliarden Jahren gelebt hat), zerstört sie darüber hinaus so effektiv, dass der Körper vor dem Hintergrund der Geschichte nur für einen Moment existiert, dann müssen wir dieses Leben zugeben hätte in einer so aggressiven Umgebung wie auf dem Planeten Erde nicht entstehen können. Oder Sie müssen zumindest einige Ansätze erläutern, wie das Leben vor solchen Auswirkungen geschützt wurde. Warum moderne Organismen, die auf allen Ebenen der Organisation mit Reparatursystemen gefüllt sind, das Jahrhundert nicht erreichen können, ausnahmslos Schaden anhäufen und zusammenbrechen, und eine Art Leben, das per Definition ohne solche Mechanismen nicht nur diese Probleme vermeiden, sondern sich auch so weit entwickeln kann nennen wir das Leben? (Es riecht hier nach göttlicher Intervention).

Ein weiterer Aspekt der Ansicht ist die unvermeidliche Anhäufung von Schäden. Ich mag dieses Argument nicht, weil es eher philosophisch als praktisch ist, aber es ist für diesen Teil sehr geeignet. Wenn ich (oder jemand anderes) Sie akribisch bitten werde, die Frage zu beantworten, was Leben und was Tod ist, und dabei mutig die Schale der Worte abzureißen, müssen Sie früher oder später zugeben, dass es mit Sicherheit den Tod gibt, aber jedes lebende Individuum Von jeder Art gibt es eine durchgehende Linie von Zellkolonien, die 3,5 Jahre alt sind. Sie sehen, in welchem ​​Fall keine Art in ihrer Entwicklung / Reproduktion ein Stadium des „Nichtlebens“ aufweist (lassen wir Viren und dergleichen außerhalb der Klammern). Es spielt keine Rolle, ob Sie Sperma oder Sperma teilen, knospen oder sich mit ihm vermehren, Sie haben Samen oder Eier, auf jeden Fall leben all diese Zwischenprodukte zwischen den Generationen in allen "Bereichen" der Entwicklung. (Ich weiß, dass Anhänger der Theorie der Schadensakkumulation wie üblich antworten werden, dass Keimzellen besonders vor Schäden geschützt sind oder zu kurz leben oder vorerst inaktiv sind oder ... um Schaden zu akkumulieren, aber hier ist die Frage (wir versuchen systematisch zu denken), ob Der Schutzmechanismus ist im Prinzip machbar und wird von vielen Arten angewendet. Was hindert Arten daran, diese Mechanismen auf den gesamten Organismus anzuwenden?)

Stoffwechsel.

Sie und der Stoffwechsel stellen sich vor, durch die Thermodynamik verzerrt zu sein. Und das ist nicht wahr, die Thermodynamik stand hier im Allgemeinen auf einer Seite. Der Stoffwechsel ist die Gesamtheit aller Prozesse im Körper und kein Maß für die Geschwindigkeit physikalischer (thermischer) Prozesse. In voller Übereinstimmung mit dem, was ich oben geschrieben habe (biologische Systeme haben einen Vektor für eine immer stärkere Isolierung von der äußeren Umgebung), steigt der Stoffwechsel auf natürliche Weise (als Spiegelbild der Gesamtheit aller Prozesse) ausnahmslos von weniger komplexen Organismen zu komplexeren (wenn auch nur deshalb) dass es in komplexeren Systemen mehr Prozesse gibt). Das heißt, nicht die Stoffwechselrate bestimmt, wie der Körper lebt, sondern der Körper bestimmt die Stoffwechselrate mit seinem Leben.

Wenn Sie versuchen, dem Alter einen „thermodynamischen Stoffwechsel“ zuzuordnen, versuchen Sie zu beweisen, dass je höher die Geschwindigkeit, desto kürzer die Lebensdauer ist. Dies liegt jedoch nur daran, dass Sie mit der Biologie nicht vertraut sind. Im Wesentlichen ist dieses Postulat absurd.


Erstens, ja, es gibt ein nachvollziehbares Muster, aber dieses Muster stammt aus dem Bereich „Warum gibt es mehr rote als grüne Stifte?“. Sie können die Stifte zählen und feststellen, dass es ja mehr rote gibt, aber es ist absolut nicht erforderlich, Gründe für diese Unterschiede zu haben. Oder ein anderes Beispiel: Wenn Sie ein Neger sind, ist Ihre Nase sehr wahrscheinlich breiter als die der meisten Menschen auf der Welt. Wenn Sie jedoch eine breite Nase haben, bedeutet dies nicht, dass Sie ein Neger sind. Sie sehen, nicht die Breite der Nase bestimmt die Rasse oder Farbe der Haut, sondern die Rasse bestimmt sowohl die Farbe der Haut als auch die Breite der Nase. Sie können ein Diagramm erstellen, in dem Sie auf einer Achse eine Skala für die Hautfarbe und auf der anderen die Breite der Nase zeichnen. Excel zeichnet gehorsam eine gerade Linie, die die Abhängigkeit angibt. Auf diese Weise wurde die Abhängigkeit der Stoffwechselrate und der maximalen Lebensdauer abgeleitet, dh es handelt sich um dieselbe Eule, die sich über den Globus erstreckt.

Zweitens neigen lebende Systeme in ihrer Entwicklung dazu, ihre Isolation von der Umwelt zu erhöhen. Warmblut ist also eine Anpassung, die entwickelt wurde, um vor der Umwelt zu schützen (genauer gesagt, um die Stoffwechselrate von der Außentemperatur unabhängig zu machen, aber in unserem Fall ist es ein und dasselbe) und nicht, damit der Stoffwechsel uns beschleunigt und tötet. Das heißt, das Auftreten von Warmblut sollte (eigentlich nicht "sollte", aber es war) im Gegenteil alle chemischen Reaktionen im Körper stabilisieren und daher dem Einfluss der äußeren Umgebung durch Unterstützung (Reparatur) des Körpers wirksamer widerstehen.

Wenn wir uns die von Ihnen gegebenen Grafiken ansehen:



dann sehen Sie sofort viele interessante Dinge, die nicht in Ihr Konzept passen. Ich könnte an vielen Dingen etwas auszusetzen haben, aber die Lautstärke des Textes schränkt mich ein, ich werde eines geben, aber das offensichtlichste Beispiel. In den Grafiken sind nur Säugetiere markiert (je strenger der Stichprobenrahmen, desto einfacher ist es, eine Korrelation zu finden), aber was passiert, wenn wir dort Vögel hinzufügen (übrigens auch warmblütig)? Zum Beispiel alle Arten von Meisen-Spatzen nach Gewicht, wie Mäuse, nach Stoffwechsel und überholen Nagetiere (um mit Flügeln zu fliegen - nicht um mit ihren Pfoten zu graben), aber kleine Tiere leben etwa 5 bis 15 Jahre. Und jetzt vergleichen Sie mit Fischen der gleichen Masse - es wurde noch schlimmer! Sie leben ungefähr 5-10 Jahre wie Vögel, aber ihr Stoffwechsel ist viel geringer als selbst bei Nagetieren.

Sie scheinen diese „Anomalien“ mit folgenden Worten zu verwerfen:

Die Zusammenhänge sind kompliziert (denken Sie daran, dass dies ein sich selbst entwickelndes System ist), aber der Hauptbeitrag zum Brustkrebs wird durch die Stoffwechselrate geleistet, andere Faktoren modulieren ihn nur ... ... Es gibt auch individuelle Anpassungen in Bezug auf die Lebensweise. Beeinflusst auch die Wirksamkeit des Homöostasemanagements ...
... Der Hauptbeitrag zu ihrem Brustkrebs ist eine niedrige Stoffwechselrate und deren optimale Regulierung ... ... und natürlich individuelle Anpassungen dieser Arten.

Im Gegenteil, ich sage Ihnen, dass es in Ihrem Theorem viele Ausnahmen gibt. Ist es logischer anzunehmen, dass diese, wie Sie sagen, individuellen Anpassungen in Bezug auf die Lebensweise die Geschwindigkeit ihres Stoffwechsels widerspiegeln? Keine hohe Stoffwechselrate bestimmt unsere Warmblutigkeit, aber unsere Warmblutigkeit bestimmt die Stoffwechselrate. Die Warmblutigkeit selbst ist jedoch auf die Anpassung an die Umwelt zurückzuführen. Und hier bewegen wir uns allmählich in die Umwelt, das heißt in die Ökologie.

Ökologie

Sie verstehen falsch, was Ökologie ist. Ökologie in der Biologie ist nicht „jemand hat Öl verschüttet - die Ökologie ist schlecht“, Ökologie ist das Verhältnis von Arten untereinander und zur Umwelt. Also, wenn Sie schreiben:

Auf den Weiten der Savanne leben unter den gleichen Umweltbedingungen eine Maus und ein Elefant.

Wir verstehen zwei Dinge, das erste - Ihre Vorstellung von Ökologie basiert auf Massenmedien, die von „grün“ auferlegt werden, und bezieht sich ausschließlich auf die menschliche Ökologie. Zweitens - Sie haben überhaupt nicht verstanden, was ich vorhatte, als Sie geschrieben haben, dass die maximale Lebensdauer (einschließlich) von der Ökologie der Art abhängt.

Nun, wir haben bereits einen Elefanten und eine Maus. Lassen Sie uns anhand ihres Beispiels verstehen, wie die Ökologie einer Art ist (kurz und mit einer Verzerrung der Gründe für die Lebensspanne dieser Art). Ein Elefant und eine Maus leben auf den Weiten derselben Savanne und haben eine völlig unterschiedliche Ökologie. Der Elefant ist aufgrund seiner Größe und des Mangels an natürlichen Feinden eine große Herde von Pflanzenfressern. Elefanten haben eine komplexe soziale Struktur, die sich in der Bildung von Gruppen äußert, in denen das junge Wachstum wächst. Typischerweise trägt ein Elefant ein Elefantenbaby (einmal alle paar Jahre), das Gestationsalter beträgt mehr als ein Jahr, nach der Geburt bleibt das junge Wachstum erhalten, bis die Reife 3-4 Jahre beträgt (selbst nach den Maßstäben von Säugetieren lang). Bei Mangel an Nahrung, Wasser und anderen Ressourcen können Elefanten auf der Suche nach den notwendigen Ressourcen lange Wanderungen über große Entfernungen unternehmen.

Welche ökologischen Schlussfolgerungen können hier in Bezug auf die Lebensdauer gezogen werden? Der Mangel an Presse seitens der Raubtiere führt dazu, dass es nicht notwendig ist, die Bevölkerung ständig vor Abrieb zu schützen.

Ein Elefant ist nicht die ökologisch plastischste Art, aber die Fähigkeit, die notwendigen Ressourcen in beträchtlichen Entfernungen von den Hauptweiden zu finden, gleicht diesen Nachteil aus, der wiederum die Einsparung von Nachschub bei Naturkatastrophen ermöglicht und keinen Mechanismus zur Erhöhung der Notbevölkerung erfordert.

Aus den beiden oben genannten Punkten wird deutlich, warum der Elefant eine so lange Trächtigkeit und Reifung hat (ein großer Nachwuchs ohne begrenzende Faktoren kann die Populationsgröße dramatisch erhöhen und zu einer übermäßigen intraspezifischen Konkurrenz führen (mit anderen Worten, Hunger)). Eine lange Trächtigkeit und Reifung sind bereits Anzeichen für langlebige Arten (warum sollten Sie sich beeilen und gleichzeitig eine Menge Ressourcen ausgeben, wenn Sie langsam und langsam ein neues Individuum "sammeln" und gleichzeitig eine stabile Population sicherstellen können). Wenn wir hier eine tiefe Sozialisation hinzufügen, die mit dem „Führer“ (für die wählerischen am „Führer“) verbunden ist, der sich an entfernte Weiden und Wasserstellen erinnern muss, wird klar, warum der Elefant ein so langes Leben hat - aus ökologischer Sicht ist dies für die Bevölkerung bequemer.

Gehen wir weiter zu Mäusen (abstrakte Mäuse, die in einem Leichentuch leben). Ein kleines Tier, das entweder Vegetation oder seine Früchte frisst, oft beides. Die Art steht unter erheblichem Druck von Raubtieren - vielen Feinden. Die Bevölkerung ist inaktiv und lebt normalerweise auf engstem Raum. Nagetiere sind in Bezug auf Nahrungsmittel- und Lebensraumveränderungen überraschend plastisch.

Was können wir aus diesem Umweltprofil ziehen? Eine erhebliche Raubtierpresse sollte durch Nachkommen ausgeglichen werden. Daher die hohe Brutrate (hier ist eine kurze Schwangerschaft und eine schnelle Reifung sowie Mehrlingsschwangerschaften in kurzer Zeit und die Anzahl der „Welpen“ des Weibchens).

Die begrenzte Reichweite einer bestimmten Population und die Unfähigkeit, schnell über beträchtliche Entfernungen (kleine) zu wandern, machen Mäuse anfällig für verschiedene Katastrophen (Überschwemmung, Dürre und andere Durchfälle und Goldrümpfe). Daher verfügen Nagetiere häufig über Mechanismen für das Bevölkerungswachstum im Notfall, da Ressourcen und Lebensraum zur Verfügung stehen. Wie oben erwähnt, birgt eine hohe Brutrate ihre eigenen Risiken: Um eine Überbevölkerung zu vermeiden, verfügen Mauskolonien über einen Verhaltensmechanismus der Geburtenkontrolle und der direkten Zerstörung von Nachkommen.

Hohe Brutrate, mangelnde Pflege der Nachkommen (junges Wachstum ist fast sofort aktiv), hohe Raubtierpressen sind ökologische Marker für kurzlebige Arten.

Aber was ist mit einer nackten Maulwurfsratte! Er ist langlebig. Lassen Sie uns verstehen (aus ökologischer Sicht). Die überwiegende Mehrheit der Nagetiere führt einen normalen oder halb unterirdischen Lebensstil. Aber die nackten Bagger gingen noch weiter und wechselten zu einem völlig unterirdischen Lebensstil. Eine solch dramatische Veränderung des Lebensraums konnte die Sicht nur beeinträchtigen. Nachdem sie in die Dunkelheit gegangen waren, haben die Bagger den Einfluss der Raubtiere fast vollständig beseitigt. Da das Vergessen des Atmens problematisch ist und ein Netzwerk von Tunneln (wenn auch ein großes) belüftet wird, wird Sauerstoff zu einer begrenzten Ressource. Die Bevölkerung reagiert mit einer Reihe von Maßnahmen, von denen die wichtigste die Einschränkung der Geburtenrate durch eine strenge Hierarchie ist, die es ermöglicht, sowohl die Geburtenrate als auch die Verteilung der Ressourcen zu kontrollieren. Da wir nur die Ökologie der Arten berücksichtigen, werden wir uns mit diesem Punkt befassen und dem Ergebnis ähneln. Und so haben wir ein fast koloniales Erscheinungsbild mit einer ungewöhnlich niedrigen Geburtenrate für unsere Familie. Dieser Kolonialismus, wie oben erwähnt, niedrige Brutraten sind Umweltindikatoren für die Langlebigkeit.

Ich denke, diese Beispiele sollten ausreichen, aber da ich immer noch auf Ihren Kommentar antworte, werden wir auch die Person durchgehen.

Sie schreiben:

Dank der optimalen Kontrolle der Wärmeübertragung (Homöostase) springt eine Person aufgrund des Beitrags der Masse des Gehirns noch mehr. Eine Person kann Verhaltensstrategien wählen, die den Stoffwechsel optimieren, z. B. die Kalorienaufnahme durch Auswahl einer Diät optimieren, Stressbelastungen durch Änderung des Lebensstils vermeiden, die Errungenschaften der Zivilisation nutzen usw.

Homöostase ist sicherlich cool, ich weiß wirklich nicht, warum Sie auf die Idee gekommen sind, dass eine Person die Homöostase optimaler kontrolliert als zum Beispiel ein Bär, aber Gott sei mit ihm - es spielt keine Rolle. Aber Sie haben fast mit der Masse des Gehirns geraten, dies ist wirklich eine der indirekten Ursachen für unsere Langlebigkeit. Ein Mann ist in vielerlei Hinsicht ein einzigartiges Vieh, unsere hypertrophe Kultur und eine äußerst komplexe soziale Hierarchie erforderten ein riesiges Gehirn aus der Natur, und ein großes Gehirnvolumen erzwang wiederum einen erheblichen Teil der Reifung während der Embryonalperiode (wie in einer alten Serie gesagt wurde: „Versuchen Sie, die Größe eines Kürbises herauszuholen durch die Größe einer Orange. ”) Dies führte zu einem weiteren einzigartigen Merkmal der Art - der längsten Zeit der postembryonalen Entwicklung. Aber die Kultur hat sich beschleunigt! Schließlich kann all diese postembryonale Entwicklung mit dem Wissenstransfer von der älteren zur jüngeren Generation kombiniert werden, was sogar durch komplexe soziale Interaktionen erleichtert wird.

Menschen sind mit einigen Funktionen konfrontiert, die nicht sehr bereit sind, sich zu kombinieren. Insbesondere ist es notwendig, sich vor Raubtieren zu schützen und Nahrung zu beschaffen, oft aus diesem Grund, um über beträchtliche Entfernungen zu reisen. Gleichzeitig verlieren schwangere Frauen ihre Mobilität in späteren Stadien, die nicht so kurz sind (wir haben eine der längsten Schwangerschaften), junges Wachstum ist in solchen Situationen im Allgemeinen anfällig, und ein sehr junges junges Wachstum ist im Allgemeinen nicht in der Lage, Übergänge und Schutz vor selbst den elendesten Raubtieren . Es war also notwendig, die Rollen in der Bevölkerung zu verteilen. Und so erhalten wir die soziale Struktur, die wir haben: Ein Teil der Bevölkerung (schwangere Frauen und Kinder) sitzt an einem sicheren Ort, Bergleute tragen ihnen Lebensmittel. Aber hier ist ein neuer Haken, der die Erfahrung an die Jugend weitergibt, wenn derjenige, der sie erzeugt und überträgt, oft gezwungen ist, abwesend zu sein? Hier kommt das Alter zur Rettung. Das heißt, der gesamte Lebenszyklus wird: Geburt, Aufwachsen (in einem sicheren Lager leben, Lebensmittel verarbeiten, Werkzeuge herstellen), Reife (Schutz, Lebensmittelproduktion, Schwangerschaft, Betreuung von Jungtieren (Frauen)), Alter (Erfahrungsaustausch, Schutz, Verarbeitung) Lebensmittel, Herstellungsinstrumente, Bevölkerungsmanagement). , . , ( ) — , .

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Aber der Evolutionsprozess ist viel umfassender und funktioniert sofort auf vielen Organisationsebenen von Biosystemen - von intrazellulär-zellulär über den Einzelnen, die Bevölkerung, das Ökosystem bis hin zur Biosphäre (hier kann die Evolution natürlich mit mir streiten oder nicht). In unserer Diskussion interessieren wir uns hauptsächlich für die Auswahl der Bevölkerung, da hier (hauptsächlich) die Auswahl für die Sterblichkeit erfolgt.

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Genetische / phänotypische Plastizität ist nicht der einzige Vorteil des Todes, ein weiterer wichtiger Vorteil ist die Homöostase in einer Population. Andere Vorteile des Todes können gefunden werden, aber sie werden nicht so universell sein und eine Artenspezifität aufweisen (zum Beispiel das Füttern von Jungtieren mit ihren eigenen Kadavern).

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Viel Erfolg. Und ich möchte, dass Sie mindestens bis zu der von der Natur festgelegten Grenze leben.

UPD: Der Artikel hat eine Fortsetzung: Die Sicht eines Biologen auf die Mutationstheorie des Alterns