La mirada de un biólogo a las raíces de nuestro envejecimiento.

Hola

El siguiente texto se escribió inicialmente como una continuación de este diálogo , pero el tamaño de la respuesta excedió todos los tamaños imaginables, y dado que Habré tiene una demanda sobre la fuente del envejecimiento y la muerte, decidí escribirlo (la respuesta) como un artículo separado.

Descargo de responsabilidad: si le parece que el texto está dirigido a una persona específica, y no a la audiencia en su conjunto, entonces lo es, pero no cambiaré nada.

Este artículo está escrito completamente desde la cabeza, que se llama de una vez (aunque en tres pasos), porque tiene el número mínimo de enlaces e imágenes; por favor, comprenda y perdone, o escriba en los comentarios, tal vez arregle algo.

En lugar de un prólogo: un llamamiento a phenik`s . Aquí volví a mirar nuestro diálogo y me di cuenta de que estaba construyendo una comunicación incorrecta, que estaba haciendo muchas preguntas incómodas, forzándote a ir a una defensa muerta (es por eso que aparentemente dimos vueltas en círculos) y no iluminé mi posición. Lo siento, intentaré solucionarlo.

Ni siquiera sé por dónde empezar, así que comenzaré, quizás, con el área más distante y abstracta. Aplica incorrectamente la termodinámica a la biología. Te parece que el caos (conscientemente evitaré la palabra entropía siempre que sea posible) que ocurre en el medio ambiente ciertamente debe "derrotar" al biosistema (después de todo, la muerte térmica nos espera a todos). Pero esto no es cierto, por el contrario, estas reacciones químicas exóticas han aprendido a beneficiarse del caos circundante y se han convertido en sistemas biológicos, y el vector de desarrollo de estos sistemas está dirigido principalmente al aislamiento (de hecho, hacia la independencia, pero en el contexto de nuestro debate, el "aislamiento" es más correcto una palabra) de uno mismo del entorno externo y un uso cada vez más efectivo de este entorno (y sus fluctuaciones) en las propias necesidades. Si observa el estándar de vida molecular, verá que básicamente vivimos debido al movimiento browniano y al malabarismo astuto con iones, hidrofobicidad e hidrofilia. Verá que esta no oxidación inevitablemente daña las estructuras celulares, y la célula usa efectivamente reacciones redox para sus propias necesidades.

Diré de inmediato que no estoy diciendo que el caos alrededor del biosistema no sea capaz de dañarlo de una manera u otra, estoy tratando de enfocarme en el hecho de que este caos es un entorno normal para los biosistemas, y que en los biosistemas agregados se obtiene mucho más beneficio del caos que del daño, de lo contrario simplemente no existirían.

Si consideramos que el medio ambiente destruye inevitablemente el cuerpo (uno moderno, adaptándose continuamente al medio ambiente en el que ha vivido los últimos 3.500 millones de años), y además, lo destruye de manera tan eficiente que el cuerpo existe por un momento en el contexto de la historia, entonces tenemos que admitir que la vida no podría haber surgido en un entorno tan agresivo como en el planeta Tierra. O tendrá que explicar al menos algunos enfoques sobre cómo se protegió la vida de tal impacto. Por qué los organismos modernos, repletos de sistemas reparadores en todos los niveles de la organización, no pueden llegar al siglo, acumulando invariablemente daños y colapso, y algún tipo de vida, por definición sin tales mecanismos, lograron no solo evitar estos problemas, sino también desarrollarse hasta el punto de que Cómo llamamos vida? (Huele a intervención divina aquí).

Otro aspecto de la vista es la inevitable acumulación de daños. No me gusta este argumento porque es más filosófico que práctico, pero es muy adecuado para esta parte. Si yo (u otra persona) le pedimos meticulosamente que responda a la pregunta de qué es la vida y qué es la muerte, arrancando audazmente la cáscara de las palabras, tarde o temprano tendrá que admitir que ciertamente hay muerte, pero cualquier individuo vivo De cualquier tipo, existe una línea continua de colonias celulares que viven 3.5 años de manteca. Usted ve, en qué caso ninguna especie tiene una etapa de "no vida" en su desarrollo / reproducción (dejemos los virus y similares fuera de los corchetes). No importa si compartes, brotas, multiplicas con esperma o esperma, tienes semillas u óvulos, en cualquier caso, todos estos agentes intermedios entre generaciones están vivos en todas las "áreas" del desarrollo. (Sé que los partidarios de la teoría de la acumulación de daños responderán, como de costumbre, que las células germinales están especialmente protegidas del daño o viven demasiado cortas o están inactivas por el momento o ... para acumular daños, pero esta es la pregunta (estamos tratando de pensar sistemáticamente) si el mecanismo de protección es en principio factible y lo aplican muchas especies, ¿qué impide que las especies apliquen estos mecanismos a todo el organismo?)

Metabolismo

Usted y lo que es el metabolismo se imaginan distorsionados por la termodinámica. Y esto no es cierto, la termodinámica aquí generalmente se mantuvo de un lado. El metabolismo es la totalidad de todos los procesos en el cuerpo, y no es una medida de la velocidad de los procesos físicos (térmicos). Además, de acuerdo con lo que escribí anteriormente (los sistemas biológicos tienen un vector para aumentar el aislamiento del ambiente externo), el metabolismo naturalmente (como reflejo de la totalidad de todos los procesos) invariablemente se eleva de organismos menos complejos a organismos más complejos (aunque solo sea porque que en sistemas más complejos hay más procesos). Es decir, no la tasa metabólica determina cómo vive el cuerpo, sino que el cuerpo determina la tasa metabólica con su vida.

Tratando de vincular el "metabolismo termodinámico" a la vejez, está tratando de demostrar que cuanto mayor es la velocidad, menor es la vida, pero esto es solo porque no está familiarizado con la biología, en esencia este postulado es absurdo.


En primer lugar, sí, hay un patrón trazable, pero este patrón es del área de "¿por qué hay más lápices rojos que verdes"? Puede contar los lápices y afirmar el hecho de que sí, hay más rojos, pero no es absolutamente necesario tener razones subyacentes para estas diferencias. O otro ejemplo: si usted es negro, es muy probable que su nariz sea más ancha que la mayoría de las personas en el mundo, pero si tiene una nariz ancha, esto no significa que sea negro. Verá, no el ancho de la nariz determina la raza o el color de la piel, pero la raza determina tanto el color de la piel como el ancho de la nariz. Puede construir un gráfico donde en un eje dibuje una escala para el color de la piel, y en el otro el ancho de la nariz, y Excel dibujará obedientemente una línea recta, indicando la dependencia. Así es como se derivó la dependencia de la tasa metabólica y la vida útil máxima, es decir, esta es la misma lechuza extendida en todo el mundo.

En segundo lugar, los sistemas vivos en su evolución tienden a aumentar su aislamiento del medio ambiente. Entonces, la sangre caliente es una adaptación desarrollada para la protección del medio ambiente (más precisamente, para la independencia de la tasa metabólica de la temperatura externa, pero en nuestro caso es lo mismo), y no para que el metabolismo se acelere y nos mate. Es decir, la apariencia de sangre caliente, debería (en realidad, no "debería haber", pero fue) por el contrario, estabilizar todas las reacciones químicas en el cuerpo y, por lo tanto, resistir de manera más efectiva la influencia del entorno externo al apoyar (reparar) el cuerpo.

Si echamos un vistazo a los gráficos proporcionados por usted:



entonces inmediatamente ve muchas cosas interesantes que no encajan en tu concepto. Podría encontrar fallas en muchas cosas, pero el volumen del texto me limita, daré una, pero el ejemplo más obvio. Solo los mamíferos están marcados en los gráficos (bueno, cuanto más estricto es el marco de muestreo, más fácil es encontrar una correlación), pero ¿qué sucede si agregamos pájaros allí (por cierto, también de sangre caliente)? Por ejemplo, todo tipo de gorriones de tit por peso, como ratones, por metabolismo, y adelantar a los roedores (para volar con alas, no para cavar con sus patas), pero los animales pequeños viven de 5 a 15 años. Y ahora compárelo con peces de la misma masa: ¡se puso aún peor! Viven aproximadamente como pájaros durante 5-10 años, pero su metabolismo es mucho más bajo que incluso en roedores.

Parece descartar estas "anomalías" que indican:

Las conexiones son complejas (recuerde que este es un sistema de desarrollo propio), pero la principal contribución al cáncer de seno es la tasa metabólica, otros factores solo lo modulan ... ... Todavía hay adaptaciones individuales relacionadas con el estilo de vida. También afecta la efectividad del manejo de la homeostasis ...
... La principal contribución a su cáncer de mama es una tasa metabólica baja, y su regulación óptima ... ... Además, por supuesto, adaptaciones individuales de estas especies.

Pero, por el contrario, le diré que hay muchas excepciones, en su teorema, ¿es más lógico suponer que estas, como usted dice, adaptaciones individuales relacionadas con la forma de vida reflejan la velocidad de su metabolismo? No una tasa metabólica alta determina nuestra sangre caliente, pero nuestra sangre caliente determina la tasa metabólica. Pero la propia sangre caliente se debe a la adaptación al medio ambiente. Y aquí nos estamos moviendo gradualmente hacia el medio ambiente, es decir, hacia la ecología.

Ecologia

No entiendes qué es la ecología. La ecología en biología no es "alguien derramó petróleo: la ecología es mala", la ecología es la relación de las especies entre sí y con el medio ambiente. Entonces cuando escribes:

En las extensiones de la sabana en las mismas condiciones ambientales vive un ratón y un elefante.

Entendemos dos cosas, la primera: su idea de la ecología se basa en los medios de comunicación impuestos por el "verde" y se refieren exclusivamente a la ecología humana. Segundo: no entendiste en absoluto lo que tenía en mente cuando escribiste que la vida máxima depende (incluida) de la ecología de la especie.

Bueno, ya tenemos un elefante y un ratón, usemos su ejemplo para comprender cuál es la ecología de una especie (brevemente y con un sesgo en las razones de la esperanza de vida de estas especies). Viviendo en las extensiones de la misma sabana, un elefante y un ratón tienen una ecología completamente diferente. El elefante es una gran manada de herbívoros en virtud del tamaño y carece de enemigos naturales. Los elefantes tienen una estructura social compleja expresada en la formación de grupos en los que crece el crecimiento joven. Por lo general, un elefante lleva un bebé elefante (una vez cada pocos años), la edad gestacional es más de un año, después del nacimiento, el crecimiento joven se conserva hasta la madurez es de 3-4 años (incluso para los estándares de los mamíferos). En casos de falta de alimentos, agua y otros recursos, los elefantes pueden realizar largas migraciones a largas distancias en busca de los recursos necesarios.

¿Qué conclusiones ambientales se pueden sacar de aquí con respecto a la vida útil? La falta de presión por parte de los depredadores lleva al hecho de que no es necesario reponer constantemente a la población del desgaste.

Un elefante no es la especie más plástica desde un punto de vista ambiental, pero la capacidad de encontrar los recursos necesarios a distancias considerables de los pastizales principales compensa este inconveniente, que nuevamente permite ahorrar en la reposición de la población en casos de desastres naturales, y no requiere un mecanismo de emergencia para aumentar la población.

A partir de los dos puntos indicados anteriormente, queda claro por qué el elefante tiene una gestación y maduración tan largas (una descendencia grande en ausencia de factores limitantes puede aumentar drásticamente el tamaño de la población que lo condena a una competencia intraespecífica excesiva (en otras palabras, el hambre)). Una larga gestación y maduración ya son signos de especies de larga vida (¿por qué apresurarse y gastar muchos recursos a la vez, si puede "recolectar" lenta y lentamente a un nuevo individuo, al tiempo que garantiza una población estable)? Si agregamos aquí una socialización profunda, atada, incluso en el "líder" (para el quisquilloso con el "líder") que debe recordar pastos distantes y lugares de riego, queda claro por qué el elefante tiene una vida tan larga: es más conveniente para la población desde un punto de vista ambiental.

Pasemos a los ratones (ratones abstractos que viven en una mortaja). Un animal pequeño que come vegetación o sus frutos, a menudo ambos. La especie está bajo una presión significativa de los depredadores, muchos enemigos. La población está inactiva, por lo general vive en un espacio limitado. En términos de alimentos y cambios en el hábitat, los roedores son sorprendentemente plásticos.

¿Qué podemos obtener de este perfil ambiental? Una prensa depredadora sustancial debe ser compensada por la descendencia. De ahí la alta tasa de reproducción (aquí hay un embarazo corto, maduración rápida y embarazos múltiples en poco tiempo, y el número de "cachorros" de la hembra).

El rango limitado de una población en particular y la incapacidad de migrar rápidamente a distancias considerables (pequeñas) hacen que los ratones sean vulnerables a diversos desastres (inundaciones, sequías y otras diarreas y grupas doradas), por lo tanto, los roedores a menudo tienen mecanismos para el crecimiento de la población de emergencia con la disponibilidad de recursos y espacio vital. Como hemos indicado anteriormente, una alta tasa de reproducción tiene sus propios riesgos; para evitar la sobrepoblación, las colonias de ratones tienen un mecanismo conductual de control de la natalidad y la destrucción directa de la descendencia.

Alta tasa de reproducción, falta de cuidado para la descendencia (el crecimiento joven es casi inmediatamente activo), las altas prensas de depredadores son marcadores ecológicos de especies de vida corta.

¡Pero qué pasa con una rata topo desnuda! Él es longevo. Comprendamos (desde un punto de vista ambiental). La gran mayoría de los roedores llevan un estilo de vida normal o semi-subterráneo. Pero los cavadores desnudos fueron más allá y cambiaron a un estilo de vida completamente subterráneo. Un cambio tan dramático en el hábitat no podría sino afectar la vista. En primer lugar, después de haber entrado en la oscuridad, los cavadores se deshicieron casi por completo de la influencia de los depredadores. Dado que olvidar cómo respirar es problemático, así como ventilar una red de túneles (aunque sea grande), el oxígeno se convierte en un recurso limitado. La población responde con una serie de medidas, la principal de las cuales es la restricción de la tasa de natalidad mediante una estricta jerarquía, que permite controlar tanto la tasa de natalidad como la distribución de los recursos. Como consideramos solo la ecología de la especie, nos detendremos en este punto y nos pareceremos al resultado. Y entonces tenemos una apariencia casi colonial con una tasa de natalidad anormalmente baja para nuestra familia. Ese colonialismo, que, como se señaló anteriormente, las bajas tasas de reproducción son marcadores ambientales de longevidad.

Creo que estos ejemplos deberían ser suficientes, pero como todavía estoy respondiendo a tu comentario, también hablaremos de la persona.

Usted escribe:

Una persona salta aún más debido a la contribución de la masa del cerebro, gracias al control óptimo de la transferencia de calor (homeostasis). Una persona puede elegir estrategias de comportamiento que optimicen la tasa metabólica, por ejemplo, optimizar la ingesta de calorías eligiendo una dieta, evitar las cargas de estrés al cambiar el estilo de vida, usar los logros de la civilización, etc.

La homeostasis es realmente genial, realmente no sé por qué tienes la idea de que una persona controla la homeostasis de manera más óptima que un oso, por ejemplo, pero que Dios esté con él, no importa. Pero casi adivinaste con la masa del cerebro, esta es realmente una de las causas indirectas de nuestra longevidad. Un hombre es, en muchos sentidos, un ganado único, nuestra cultura hipertrófica y una jerarquía social extremadamente compleja han requerido un cerebro enorme de la naturaleza y, a su vez, un gran volumen de cerebro ha obligado a llevar a cabo una parte importante de la maduración durante el período embrionario (como dijeron en una serie antigua: "Trate de extraer cuál es el tamaño de una calabaza a través del tamaño de una naranja ".) Esto condujo a otra característica única de la especie: el período más largo de desarrollo postembrionario. ¡Pero la cultura se apresuró! Después de todo, todo este desarrollo postembrionario se puede combinar con la transferencia de conocimiento de la generación anterior a la más joven, lo que incluso se ve facilitado por complejas interacciones sociales.

Los humanos se enfrentan a algunas funciones que no están muy dispuestas a combinar. En particular, es necesario protegerse de los depredadores y obtener alimentos, a menudo por este motivo, viajando a distancias considerables. Al mismo tiempo, las hembras embarazadas pierden su movilidad en las etapas posteriores, que no son tan cortas (tenemos uno de los embarazos más largos), el crecimiento joven generalmente es vulnerable en tales situaciones, y un crecimiento joven muy joven generalmente no es capaz de transiciones y protección incluso de los depredadores más miserables . Entonces fue necesario distribuir los roles en la población. Y así obtenemos la estructura social que tenemos: parte de la población (mujeres embarazadas y niños) se sienta en un lugar seguro, los mineros les llevan comida. Pero aquí hay un nuevo inconveniente, ¿quién transmitirá la experiencia a los jóvenes si el que lo genera y transfiere a menudo se ve obligado a estar ausente? Aquí la vejez viene al rescate. Es decir, el ciclo de vida completo se convierte en: nacimiento, crecimiento (vivir en un campamento seguro, procesamiento de alimentos, fabricación de herramientas), madurez (protección, producción de alimentos, gestación, cuidado de animales jóvenes (hembras)), vejez (transferencia de experiencia, protección, procesamiento alimentos, herramientas de fabricación, gestión de la población). , . , ( ) — , .

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En general, como se puede ver en este pequeño análisis ecológico, la ecología de una especie es un espejo peculiar de la evolución de esta especie. Y esto nos lleva al siguiente tema importante de nuestros procedimientos.

Evolución

De alguna manera eres muy unilateral e incompleto, entiendes la evolución. Me gustaría escribir sobre los motivos, pero es muy largo, eh. Vayamos al grano. Los partidarios de la teoría de la acumulación de daños y, como consecuencia de la muerte de un organismo, proceden de la idea primitiva de que la selección funciona con un individuo en particular (perdóname los árboles por una palabra políticamente incorrecta), esto lleva a la conclusión incorrecta de que la inmortalidad es un bien incondicional que te permite difundir constantemente tu genotipo y dado que no hay organismos inmortales, entonces la evolución no es capaz de crear la inmortalidad.

Pero el proceso evolutivo es mucho más amplio y funciona inmediatamente en muchos niveles de organización de los biosistemas: desde el intracelular-celular, continuando en el individuo, en la población, en el ecosistema, y ​​finalmente terminando en el nivel de la biosfera (aquí la evolución puede discutir conmigo o no). En nuestra discusión, estamos interesados ​​principalmente en la selección de la población porque es aquí (principalmente) donde hay una selección para la mortalidad.

Una población no es solo un nombre conveniente para un grupo de individuos de una especie. La población es el nivel de organización supraorganismo de los biosistemas. Una población tiene su propio hábitat, su ecología, su homeostasis, su reproducción, su vida útil (aunque muchas poblaciones son condicionalmente inmortales), genotipo, fenotipo, etc., en resumen, la población se comporta de muchas maneras como un organismo completo. Estamos principalmente interesados ​​en la genética y el fenotipo de las poblaciones.

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Entonces, ¿cuál es la ventaja evolutiva de la muerte? ¡Ustedes, hermanos (!), La muerte es el catalizador más fuerte para la evolución, tan fuerte e indicativo que, hablando de la velocidad de la evolución, la medimos por generaciones, y no por el tiempo. La muerte en este caso proporciona la plasticidad genética / fenotípica de la población. Le permite ocupar rápidamente nichos ecológicos vacantes, adaptarse a la presión ambiental . Después de todo, si no mueres, no puedes adaptarte a las condiciones cambiantes, y las condiciones necesariamente cambiarán con el tiempo. ¿Cuál es el resultado de la falta de plasticidad, y dónde el pino espinoso intermontanero demuestra bien la muerte (parece que la verdad es una mirada casi inmortal)? Si nos fijamos en el rango de esta especie,



Se ve claramente que estos pequeños rangos de pequeñas poblaciones solían fusionarse en un área grande.

Pero pasaron siglos, incluso milenios, las glaciaciones cambiaron de temperatura, la ecología de estos territorios cambió dramáticamente: algunas especies reemplazaron a otras. Y si los adultos, los organismos fuertes (quizás los organismos más grandes de la Tierra) son capaces de resistir los cambios y seguir viviendo, entonces el crecimiento ya no podrá sobrevivir y desarrollarse normalmente en estos territorios. Aquí el último Matusalén sobrevive a su hacha / carcoma o muerte natural y la vista desde el planeta desaparece. A menos, por supuesto, que una persona ayude artificialmente.

La plasticidad genética / fenotípica no es la única ventaja de la muerte, otra ventaja importante es la homeostasis en una población. Se pueden encontrar otras ventajas de la muerte, pero no serán tan universales y tendrán especificidad de especie (por ejemplo, alimentar animales jóvenes con sus propios cadáveres).

Bueno, dado que la muerte es tan beneficiosa para las poblaciones, ¿por qué existen los organismos inmortales? Bueno, en primer lugar, descubrimos que incluso si tales especies existen, entonces en la perspectiva histórica pierden en la carrera evolutiva. Y en segundo lugar, hay especies condicionalmente inmortales, y esto es algo diferente. Veamos el ejemplo de la hidra. Durante mucho tiempo, las teorías sobre la inmortalidad de la hidra fueron presentadas y refutadas, Daniel Martínez estableció el punto después de realizar un experimento de cuatro años con diferentes grupos de hidra. Sí, la hidra es inmortal si tiene un verano eterno. Pero, ¿qué observamos en las poblaciones naturales? Hydra sobrevive hasta la caída, es fertilizada sexualmente, deja un "huevo" y muere. Es decir, desde un punto de vista ambiental, la hidra no es para nada inmortal y su vida útil es de un año (bueno, más precisamente, de primavera a otoño).La propiedad evolutiva está bien manifestada aquí, usar lo que es y no tocar un sistema que ya funciona bien.

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Buena suerteY deseo que vivas al menos hasta el límite definido por la naturaleza.

UPD: el artículo tiene una secuela: la visión de un biólogo de la teoría mutacional del envejecimiento