🚑 💃🏾 👨🏿‍🤝‍👨🏻 Por qué se puede evitar el envejecimiento: extracto de Hacking the Aging Code 🦄 🕸️ 🙎🏾

Una gran variedad de tipos de envejecimiento en plantas y animales insinúa la posibilidad de controlar este proceso.

Las personas envejecen gradualmente, pero algunos animales comienzan a envejecer muy rápidamente al final de la vida, mientras que otros no envejecen en absoluto, y algunos incluso pueden volverse más jóvenes. La variedad de mecanismos de envejecimiento en la naturaleza debería alertar a los amantes de la generalización, especialmente contra la generalización de la inevitabilidad del envejecimiento.

Las bacterias se reproducen dividiéndose simétricamente en dos. ¿Qué puede significar el envejecimiento para las bacterias que, después de la división, no tienen diferencias entre padres e hijos? unicelulares protistascomo las amebas también juegan simétricamente, pero aún inventaron una forma de envejecer. E incluso entre las formas de vida macroscópicas, la esperanza de vida varía enormemente dependiendo de la ecología local y la tasa de reproducción. Es poco probable que esto suceda como resultado de un proceso universal e inquebrantable; Tal ajuste claramente habla de adaptación.

Las

moscas de mayo mueren rápida y repentinamente al final de su ciclo reproductivo. La esperanza de vida varía de metafusílica a kamikaze genética muriendo en la tarde de primavera. Las libélulas viven durante cuatro meses, las moscas adultas, durante media hora. Vivimos unos 70 años, y el meristemoEl ginkgo puede tener millones de años. Esta diversidad es aún más impresionante si recuerdas que la base genética del envejecimiento es común a muchas criaturas, desde la levadura hasta las ballenas. Pero de alguna manera, los mismos mecanismos genéticos heredados de antepasados comunes en los albores de la vida se cambiaron para crear expectativas de vida muy diferentes, desde horas (levadura) hasta miles de años (secoyas y álamos).

No solo la esperanza de vida varía mucho, sino también el patrón de marchitez durante este período. El envejecimiento puede ocurrir gradualmente a lo largo de la vida (lagartos, pájaros), o el cuerpo puede no envejecer durante décadas, y luego morir repentinamente (cigarras, agave).

Nuestro asesino interno trabaja en silencio, como una emperatriz malvada que envenena a su esposo; pero para otras criaturas, los asesinos internos son más rápidos, y para algunos, no existen programas genéticos de muerte. Tal diversidad es una señal inequívoca de una característica formada por la selección natural, y no la ley inevitable de la entropía.

Dado que los biomarcadores del envejecimiento difieren mucho en diferentes criaturas, e incluso en diferentes representantes de la misma especie, es muy difícil derivar una definición universal. Una persona puede ponerse gris prematuramente, un cachorro de rata topo desnudo puede estar arrugado. Para un actuario, la respuesta a la pregunta es simple, incluso si solo a los estadísticos les gusta la respuesta: el envejecimiento es un aumento en la tasa de mortalidad. En otras palabras, en el proceso de crecimiento, aumenta el riesgo de muerte animal.

Por ejemplo, una persona de 20 años tiene una probabilidad de 99.9 de sobrevivir a 21 años. Es decir, sus posibilidades de morir son de 1 en 1000 por año. Si esto continuaba, entonces el hombre de 40 años también tendría 1 oportunidad en 1000 de morir antes de cumplir 41 años. Y llamaríamos a esta situación "falta de envejecimiento". En realidad, un hombre de 40 años tiene 2 posibilidades de que 1000 mueran antes de cumplir 41 años. Duplicar el riesgo de muerte durante 20 años es evidencia de envejecimiento gradual.

Más aún peor. Una persona de 60 años tiene un riesgo de morir de 10 de cada 1000, una de 80 años tiene 60 de cada 1000. La

probabilidad de muerte depende de la edad.

El riesgo de muerte no solo aumenta, sino que aumenta con la aceleración. El aumento de la depreciación, o las posibilidades de morir cada año, como nos sucede después de llegar a la edad adulta, se llama "decrepitud acelerada". Pero otras criaturas tienen patrones diferentes. La probabilidad de muerte puede aumentar, y luego igualarse: "disminución de la decrepitud", o incluso "meseta de mortalidad". Si elegimos esta definición de envejecimiento, tenemos que decir que si la probabilidad de muerte no aumenta, entonces la especie no envejece. Continuando con la tendencia, aunque esto suena extraño, podemos decir que si la probabilidad de muerte disminuye con la edad, entonces la especie envejece por el contrario, lo que se llama "decrepitud negativa".

Hay otra medida objetiva del envejecimiento: menor fertilidad. Así como la mortalidad está determinada por la probabilidad de muerte, la fertilidad está determinada por la probabilidad de reproducción. Los hombres pierden gradualmente la fertilidad con la edad. En las mujeres, esto ocurre más rápido y cae a cero en el momento de la menopausia. Pero otras especies tienen otros patrones y gráficos. Para algunos, la fertilidad crece la mayor parte de sus vidas, otra versión de la "decrepitud negativa".

Por ejemplo, la tortuga Blanding, que vive en el Medio Oeste de Estados Unidos, envejece gradualmente durante varias décadas y no crece, pero al mismo tiempo aumenta la fertilidad. Obviamente, su riesgo de muerte disminuye con la edad. Desde un punto de vista evolutivo, la pérdida de fertilidad es una característica importante. Desde el punto de vista de la selección natural, después de la pérdida de fertilidad ya te importa morir.

Es natural para nosotros clasificar diferentes especies de acuerdo con la esperanza de vida, apilar insectos que viven un día y separarlos de los árboles y las ballenas que viven cientos de años. Pero la mayoría de estas diferencias se pueden atribuir al tamaño. Todo, desde el crecimiento y la fertilidad hasta el envejecimiento, debe ser más lento en los hipopótamos, con un metabolismo lento y toneladas de carne. Por lo tanto, estamos más impresionados por una abeja que vive 20 años que un alce que vive 20 años.

Pero, ¿qué pasa si deja de mirar la esperanza de vida y compara diferentes especies según la forma y no la duración de su línea de vida? Su vida es larga o corta: la mostraremos en una escala para comparar. No pregunte cuánto viven, pregunte si la población está muriendo gradualmente, o si muchos de ellos mueren en la infancia, y luego la mortalidad disminuye, o todas las muertes ocurren cerca del final del ciclo de vida. El cronograma publicado en el trabajo de la revista Nature para 2014 es exactamente cómo está construido, y muestra muy claramente el rango de ingenio de la naturaleza. Se presentan todas las combinaciones posibles, con envejecimiento rápido, sin envejecimiento, con envejecimiento inverso, y al mismo tiempo se pueden combinar con ciclos de vida de una semana, un año o un siglo. Además, el vecindario en los gráficos es completamente inesperado. Por ejemplo, en la parte superior del gráfico,Con una pequeña tasa de mortalidad, que de repente aumenta hacia el final de la vida, hay personas, nematodos y peces tropicales. En términos de patrones de envejecimiento, las personas se parecen más a los nematodos que a los chimpancés.

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Los gráficos muestran la variedad de formas en que los animales y las plantas envejecen en la naturaleza. La línea inclinada hacia abajo es la curva de supervivencia, y la curva en negrita debajo es la fertilidad. Una pendiente descendente en la curva de supervivencia significa que con el tiempo, quedan menos especies vivas. Los gráficos están construidos de tal manera que una línea recta que descienda por la diagonal será neutral, es decir, no envejecerá. Las líneas con una joroba por encima de la diagonal significan envejecimiento normal, y las líneas con una desviación en la parte inferior indican envejecimiento inverso o "decrepitud negativa". Por ejemplo, la línea en las personas permanece plana durante mucho tiempo y luego cae rápidamente. Esto significa que muchas personas viven mucho tiempo, y luego sus muertes se agrupan a la edad de 80-90 años (estadísticas tomadas del Japón moderno).

Pero en animales y plantas en las dos filas inferiores, la mortalidad es más uniforme. En tortugas y robles, las curvas tienen una curva inversa. Esto significa que en la vejez mueren con menos frecuencia que en la juventud, esto es el envejecimiento inverso.

Línea audaz, fertilidad, bastante comprensible. La fertilidad puede aumentar con el crecimiento de un animal o planta, o disminuir junto con la edad reproductiva, por ejemplo, en la menopausia. Tenga en cuenta que los animales de la fila superior pierden fertilidad mucho antes de la muerte. Esta es una paradoja evolutiva.

En este diagrama, si la curva de supervivencia se ve como una diagonal recta, significa la ausencia de envejecimiento, por ejemplo, como la hidra y el cangrejo ermitaño. Hydra es una especie de medusa de agua dulce de varios milímetros de largo, y se encuentra en estanques. Todos los animales de la fila superior muestran "envejecimiento real": la probabilidad de muerte aumenta con la edad. Las siguientes dos filas muestran plantas y animales que no envejecen, o viceversa. Cuanto mayores son, menor es el riesgo de muerte. Esto es cierto para la mayoría de los árboles, y para las tortugas, así como para las ostras y los tiburones (que no están representados aquí).

La curva en negrita a continuación es la fertilidad. Los animales de la fila superior terminan la reproducción mucho antes de la muerte. Esto nos lleva a la paradoja de la evolución para los darwinistas ortodoxos: si el único propósito de la selección natural es maximizar la reproducción, ¿por qué la evolución permitió que la reproducción cayera a cero con tantos individuos sobrevivientes? Un aumento en las curvas de fertilidad significa un aumento en la reproducción con la edad, que es otro ejemplo de decrepitud negativa. Cuando un árbol se hace más grande cada año, no es sorprendente que produzca más semillas. Dioscorea Pyrenees: una vid que crece en acantilados rocosos en los Pirineos. Si no le molesta, ella vive al menos 300 años, sin signos de envejecimiento. Al mismo tiempo, su fertilidad en los primeros 20 años es casi nula.

El significado de los gráficos es que la naturaleza puede hacer cualquier cosa con el envejecimiento. Cualquier línea de tiempo, cualquier forma es posible, y cada especie a su manera se adaptó al medio ambiente ecológico. No hay restricciones

Envejecimiento instantáneo

Puede envejecer hasta la muerte rápida y repentinamente, al final del ciclo reproductivo. La muerte súbita después de la reproducción a menudo se encuentra en la naturaleza en organismos tan diferentes como las moscas de mayo, los pulpos y el salmón, sin mencionar miles de plantas que florecen una vez al año. Los biólogos llaman a esto "semiparidad", del latín "un nacimiento".

Las causas de muerte de los organismos semepair son extremadamente variadas. Los pulpos dejan de comer. Los machos mantis se sacrifican para reproducirse, yendo a las hembras a tomar un aperitivo. El salmón destruye su cuerpo liberando esteroides.

Cuando el salmón adulto llega al área de desove, su metabolismo ya se encuentra en una etapa previa al colapso. Las glándulas suprarrenales producen esteroides (glucocorticosteroides), lo que lleva a un envejecimiento acelerado, casi instantáneo. Dejan de comer. Los esteroides conducen al colapso del sistema inmune, sus cuerpos están cubiertos con un hongo. Los riñones se atrofian y las células vecinas aumentan. El sistema de circulación también sufre. Las arterias están dañadas de manera similar a la enfermedad cardíaca humana. Nadar aguas arriba es muy difícil, pero sus cuerpos no están dañados por el estrés mecánico. Para esto, la cascada de cambios bioquímicos que ocurre inmediatamente después de la reproducción es responsable.

Algunos organismos están genéticamente programados para dejar de comer después de la reproducción y morir de hambre; Es más rápido y más confiable que el envejecimiento normal. Las moscas de mayo no tienen boca ni sistema digestivo en absoluto. Los elefantes mastican tantas hojas y ramitas en sus vidas que desgastan seis dientes. Pero cuando termina el sexto set, el nuevo no crece y los paquidermos mueren de hambre.

Longevidad

En 2014, la fotógrafa Rachel Sasman publicó un álbum de fotos con antigüedades titulado "Los seres vivos más antiguos del mundo". Todos estos son plantas. Una razón para esto es que las plantas no necesitan preocuparse por los músculos de las piernas lo suficientemente fuertes como para caminar. Al estar unidos a un territorio, pueden crecer y fortalecerse, hacerse más viejos y más fértiles que cualquier animal, y cosechar los beneficios de la edad.

Las plantas tienen otro secreto para la longevidad. En las primeras etapas de la vida de un animal, la línea de células germinales se separa del resto del cuerpo o soma. Solo la línea germinal debe mantenerse intacta para que se convierta en la próxima generación. El cuerpo puede permitirse el lujo de no tratar las células de soma de manera tan ordenada y ahorrar en su reproducción. Pero las plantas tienen un sistema diferente. El soma y la línea germinal no están separados. Las plantas también tienen células madre, y sus células son responsables no solo del crecimiento de las plantas, sino también de las semillas y el polen, que se convertirán en la próxima generación. En un árbol, las células madre se encuentran en una capa delgada debajo de la corteza, el meristemo. Se extiende a todas las ramas y nudos, y las hojas crecen, así como los brotes y semillas. Algunos ginkgo, árboles sin flores que se originaron en el período Pérmico hace 270 millones de años,El meristemo puede tener un millón de años.

Pero la mayoría de los árboles tienen una cierta edad, después de lo cual la mortalidad aumenta cada año. Los tallos comienzan a crecer directamente desde el tronco, mientras que el crecimiento de las ramas se ralentiza. Hay signos de que los árboles se vuelven más vulnerables a los hongos y enfermedades con la edad, pero generalmente se ven arruinados por el estrés mecánico excesivo. La posibilidad misma de un crecimiento continuo, dándoles la propiedad de "envejecimiento inverso", conduce finalmente a su declive.

Envejecimiento viceversa

El medusoide Turritopsis nutricula no regresa al jardín de infantes a la edad de 65 años, pero en 2010 recibió sus 15 minutos de fama cuando fue llamado la "medusa inmortal" en revistas científicas. La Turritopsis adulta tiene un truco complicado: después de haber generado pólipos, regresa a un pólipo y comienza la vida de nuevo. Esto se debe a la transformación de las células adultas en células madre, lo que va en contra de la dirección habitual de desarrollo, de células madre a células especializadas. Está conduciendo de regreso por una calle de desarrollo de sentido único. Los titulares escribieron sobre Turritopsis como el "Botón de Sea Benjamin".

Los escarabajos carnívoros (Trogoderma glabrum) realizan un truco similar, pero solo cuando se mueren de hambre. Al desarrollarse en los cadáveres de animales en el bosque, pasan por seis etapas diferentes de larvas. Al principio se ven como gusanos, luego como ciempiés, luego como un caminante acuático para completar el desarrollo en forma de escarabajos de seis patas. Un par de entomólogos de la Universidad de Wisconsin en 1972 aislaron larvas de escarabajos en la sexta etapa de desarrollo (cuando estaban listos para convertirse en adultos) en matraces de prueba y descubrieron que sin comida regresaban a la quinta etapa. Y si se mueren de hambre durante muchos días, disminuyen y retroceden más por las etapas hasta convertirse en larvas, como si acabaran de nacer. Si luego reanuda la alimentación, avanzan a través de las etapas de desarrollo y se convierten en adultos, manteniendo una esperanza de vida normal.Son capaces de repetir este ciclo una y otra vez, cuando los científicos los alimentan hasta la sexta etapa, y luego los matan de hambre para que regresen a la primera. Una esperanza de vida típica de ocho semanas se extendió por dos años.

Las hidras son invertebrados con simetría radial, cada uno con una boca en un tallo rodeado de tentáculos que vuelven a crecer si se corta, al igual que el monstruo de muchas cabezas de la mitología griega, en cuyo honor fueron nombrados. Se observaron a intervalos de hasta 4 años seguidos, comenzando con especímenes de diferentes edades capturados en la naturaleza, y con el tiempo no mueren y no se vuelven más vulnerables a los depredadores o enfermedades. En el cuerpo humano, las células especiales, como las células de la sangre, la piel y el estómago, mueren y vuelven a crecer. En hidra, todo el cuerpo está organizado de esta manera, se regenera a partir de las células madre cada pocos días. Algunas células mueren, otras, habiendo alcanzado un cierto tamaño, se convierten en clones de hidra que brotan de su cuerpo. Este es un método antiguo de reproducción, hacer frente sin sexo.Para la hidra, el sexo es opcional: rara vez se ocupa de ello.

Un artículo reciente afirma que la hidra está envejeciendo, y esto se puede ver por una disminución en la velocidad de clonación. El autor cree que quizás los clones heredan la edad de los padres. Se ha planteado la hipótesis de que solo la reproducción sexual restablece las horas de envejecimiento. Si es así, la hidratación es un retorno a los protistas, microbios hereditarios que son más complejos que las bacterias. Algunos de ellos tienen un tiempo de vida limitado, porque pueden compartir un número limitado de veces, después de lo cual se quedan sin gasolina reproductiva, a menos que se reinicien mediante el intercambio de genes (versión del sexo por protistas), que reinicia su reloj. La ameba y los microbios del género Paramecium son ejemplos de tal protista, unicelular con una larga línea de vida, en la antigüedad que da lugar a más de 100,000 especies: algas, babosas, ciliados y otros organismos,no perteneciente a los reinos de animales, hongos, plantas y bacterias.

Apagar el envejecimiento

Las abejas reina y las abejas obreras tienen los mismos genes, pero diferente esperanza de vida. En las reinas, la jalea real desactiva el envejecimiento. Cuando comienza la nueva colmena, la abeja nodriza elige, por lo que podemos juzgar, por casualidad, una larva, que obtendrá la dieta real líquida. Una cierta ambrosía química fisiológicamente activa en jalea real cambia a la abeja afortunada a un modo de crecimiento, y se convierte en una reina, no en una abeja que trabaja. La leche le da a la reina glándulas sexuales sobredesarrolladas, por lo que adquiere un tamaño y forma característicos. La Reina realiza un vuelo al comienzo de su carrera, durante el cual puede aparearse con una docena de drones diferentes y almacenar su esperma durante años.

Bajo el peso de los huevos, la reina adulta ya no puede volar y se convierte en una máquina de reproducción. Ella pone 2,000 huevos al día, más que su propio peso. Por supuesto, una máquina de este tipo requiere un séquito de trabajadores que la atiendan para alimentar, eliminar desechos y transmitir feromonas (señales químicas) al resto de los habitantes de la colmena.

Las abejas obreras viven varias semanas y mueren de vejez. Y no solo se desgastan de las partes dañadas del cuerpo que se descomponen en el mundo cruel donde viven. Su supervivencia sigue una forma matemática familiar, la curva de Gompertz, un gráfico de supervivencia característico típico de los humanos y otros animales, que indica el envejecimiento. Pero las abejas reinas, aunque sus genes son idénticos a las abejas obreras, no muestran síntomas de envejecimiento. Pueden vivir durante años y, a veces, en colmenas estables y durante décadas. Son milagros sin edad. La reina muere cuando se queda sin esperma de un vuelo de boda. Puede continuar poniendo huevos, pero no serán fertilizados y solo los drones sin picaduras pueden crecer de ellos. Los mismos trabajadores que sirvieron a la reina, la mataron, rodearon y refrenaron hasta la muerte.

Esperanza de vida después del período reproductivo.

¿Por qué existe la menopausia? Nos preocupamos por las familias jóvenes y grandes, y nuestra devoción no termina después de que los niños crecen y se convierten en padres. Por lo tanto, la explicación habitual de la vida que continúa después de la fertilidad se llama "hipótesis de la abuela". Las mujeres tienen un interés genético en criar nietos sanos. Quizás a la edad de 60 años puedan dar más a su herencia genética cuidando a sus nietos que dando a luz a sus hijos. La hipótesis parece razonable, al menos para las personas, pero los investigadores demográficos han descubierto que con los números en sus manos es muy difícil de confirmar.

Las ballenas y los elefantes también experimentan su fertilidad. También son animales sociales. Quizás para sus nietos son más importantes de lo que pensamos. Pero hay otros animales que viven después de que su fertilidad se ha agotado. Guppies, pulgas de agua, nematodos, rotíferos, en comparación con los cuales cualquier padre ocioso se parece a Mary Poppins. Ponen sus huevos, y eso es todo. Y no levantarán un ala (o aleta) para cuidar a los animales jóvenes, y más aún a los nietos. Y, sin embargo, la teoría evolutiva moderna sugiere que ninguna selección natural los hace vivir, por lo que deben morir.

En 2011, Charles Goodnight y yo descubrimos cómo la evolución podría conducir al surgimiento de la vida después de la reproducción. Es poco probable que suene la idea en sí, pero coincide con los números. El viejo segmento retirado de la población es necesario para mantener la estabilidad de la población en los ciclos de abundancia y hambre. En los buenos tiempos, comen alimentos en exceso y evitan que la población crezca demasiado. Cuando no hay suficiente comida, mueren primero.

Los tipos de envejecimiento en la naturaleza son lo más diversos posible, lo que sugiere que la naturaleza opcionalmente puede activar y desactivar el envejecimiento. Por lo tanto, podemos ser perdonados por el hecho de que somos muy escépticos sobre las teorías sobre la necesidad del envejecimiento. Cualquiera que sea la teoría del envejecimiento que tengamos, debe ser flexible, diversa y no rechazar excepciones.

Josh Mitteldorf es un teórico biológico, Ph.D. de la Universidad de Pennsylvania. Tiene su propio sitio web, AgingAdvice.org, y mantiene una columna en el blog ScienceBlog.com. Realiza clases de campo en el MIT, Harvard y Berkeley.

Dorion Sagan - un famoso escritor, filósofo de ecología, teórico. Sus artículos han aparecido en publicaciones como Historia Natural, Smithsonian, Wired, New Scientist y The New York Times.