✊🏻 🛋️ 😴 Pourquoi le vieillissement peut être évité: extrait de Hacking the Aging Code 🆎 🙋🏼 👩🏿‍🤝‍👩🏻

Une grande variété de types de vieillissement chez les plantes et les animaux laisse entrevoir la possibilité de contrôler ce processus.

Les gens vieillissent progressivement, mais certains animaux commencent à vieillir très rapidement en fin de vie, tandis que d'autres ne vieillissent pas du tout, et certains peuvent même devenir plus jeunes. La variété des mécanismes de vieillissement dans la nature devrait alerter les amateurs de généralisation - en particulier contre la généralisation de l'inévitabilité du vieillissement.

Les bactéries se reproduisent en se divisant symétriquement en deux. Qu'est-ce que le vieillissement peut signifier pour les bactéries qui, après division, n'ont aucune différence entre le parent et l'enfant? unicellulaires protistescomme les amibes jouent aussi symétriquement, mais ils ont quand même inventé un moyen de vieillir. Et même parmi les formes de vie macroscopiques, l'espérance de vie varie énormément en fonction de l'écologie locale et du taux de reproduction. Il est peu probable que cela se produise à la suite d'un processus universel et inébranlable; un tel réglage fin parle clairement d'adaptation.

Les éphémères meurent rapidement et soudainement à la fin de leur cycle de reproduction.L'espérance de

vie varie du métafusilique au kamikaze génétique qui meurt au printemps après-midi. Les libellules vivent pendant quatre mois, les éphémères adultes - pendant une demi-heure. Nous vivons environ 70 ans, et le méristèmele ginkgo peut avoir des millions d'années. Cette diversité est encore plus impressionnante si vous vous souvenez que la base génétique du vieillissement est commune à de nombreuses créatures, de la levure aux baleines. Mais d'une manière ou d'une autre, les mêmes mécanismes génétiques hérités des ancêtres communs à l'aube de la vie ont été modifiés pour créer des espérances de vie très différentes, de quelques heures (levure) à des milliers d'années (séquoias et peupliers ressemblant à des trembles).

Non seulement l'espérance de vie varie considérablement, mais aussi le modèle de flétrissement au cours de cette période. Le vieillissement peut se produire progressivement tout au long de la vie (lézards, oiseaux), ou le corps peut ne pas vieillir du tout pendant des décennies, puis mourir subitement (cigales, agave).

Notre tueur intérieur travaille tranquillement, comme une mauvaise impératrice empoisonnant son mari; mais pour d'autres créatures, les tueurs internes sont plus rapides, et pour certains, il n'y a aucun programme de mort génétique. Une telle diversité est un signal non ambigu d'une caractéristique formée par la sélection naturelle, et non la loi inévitable de l'entropie.

Étant donné que les biomarqueurs du vieillissement diffèrent tellement entre différentes créatures - et même entre différents représentants de la même espèce - il est très difficile de dériver une définition universelle. Une personne peut devenir grise prématurément, un petit taupe nu peut être ridé. Pour un actuaire, la réponse à la question est simple, même si seuls les statisticiens aiment la réponse: le vieillissement est une augmentation du taux de mortalité. En d'autres termes, en grandissant, le risque de mort animale augmente.

Par exemple, une personne de 20 ans a 99,9 chances de survivre à 21 ans. Autrement dit, ses chances de mourir sont de 1 sur 1000 par an. Si cela continuait, le joueur de 40 ans aurait également 1 chance sur 1000 de mourir avant son 41e anniversaire. Et nous appellerions cette situation «manque de vieillissement». En réalité, un homme de 40 ans a 2 chances pour 1000 de mourir avant son 41e anniversaire. Le doublement du risque de décès sur 20 ans témoigne d'un vieillissement progressif.

Pire encore. Un homme de 60 ans a un risque de décès de 10 sur 1000, un homme de 80 ans en a 60 sur 1000. La

probabilité de décès en fonction de l'âge

Le risque de décès augmente non seulement, mais augmente avec l'accélération. L'augmentation de la dépréciation, ou les chances de mourir chaque année, comme cela nous arrive après avoir atteint l'âge adulte, est appelée «accélération de la décrépitude». Mais d'autres créatures ont des schémas différents. La probabilité de décès peut augmenter, puis disparaître: «ralentissement de la décrépitude», voire «plateau de mortalité». Si nous choisissons cette définition du vieillissement, nous devons dire que si la probabilité de décès n'augmente pas, alors l'espèce ne vieillit pas. Poursuivant la tendance, bien que cela semble étrange, nous pouvons dire que si la probabilité de décès diminue avec l'âge, alors l'espèce vieillit au contraire, ce qui est appelé «décrépitude négative».

Il existe une autre mesure objective du vieillissement: une baisse de la fécondité. Tout comme la mortalité est déterminée par la probabilité de décès, la fécondité est déterminée par la probabilité de reproduction. Les hommes perdent progressivement leur fertilité avec l'âge. Chez les femmes, cela se produit plus rapidement et tombe à zéro au moment de la ménopause. Mais d'autres espèces ont d'autres modèles et graphiques. Pour certains, la fécondité augmente la plupart de leur vie - une autre version de la «décrépitude négative».

Par exemple, la tortue mouchetée, vivant dans le Midwest américain, vieillit progressivement pendant plusieurs décennies et ne croît pas, mais augmente en même temps la fertilité. De toute évidence, son risque de décès diminue avec l'âge. D'un point de vue évolutif, la perte de fertilité est une caractéristique majeure. Du point de vue de la sélection naturelle, après la perte de fertilité, vous vous souciez déjà de votre mort.

Il est naturel pour nous de classer différentes espèces en fonction de l'espérance de vie, d'empiler les insectes qui vivent un jour et de les séparer des arbres et des baleines qui vivent des centaines d'années. Mais la plupart de ces différences peuvent être attribuées à la taille. Tout, de la croissance et de la fertilité au vieillissement, devrait être plus lent chez les hippopotames, avec un métabolisme lent et des tonnes de chair. Par conséquent, nous sommes plus impressionnés par une abeille vivant 20 ans qu'un élan vivant 20 ans.

Mais que se passe-t-il si vous cessez de regarder l'espérance de vie et comparez différentes espèces en fonction de la forme et non de la durée de leur ligne de vie? Leur durée de vie est longue ou courte - nous allons l'afficher sur une seule échelle pour comparaison. Ne demandez pas combien ils vivent, demandez si la population meurt progressivement ou si beaucoup d'entre eux meurent en bas âge, puis la mortalité diminue, ou tous les décès surviennent vers la fin du cycle de vie. Le calendrier publié dans l'ouvrage de la revue Nature pour 2014 est exactement comment il est construit, et il montre très clairement la gamme d'ingéniosité de la nature. Toutes les combinaisons possibles sont présentées, avec vieillissement rapide, sans vieillissement, avec vieillissement inverse, et en même temps, elles peuvent être combinées avec des cycles de vie d'une semaine, d'un an ou d'un siècle. De plus, le voisinage sur les graphiques est complètement inattendu. Par exemple, en haut du graphique,avec un faible taux de mortalité, qui augmente soudainement vers la fin de la vie, il y a des gens, des nématodes et des poissons tropicaux. En termes de modèles de vieillissement, les gens ressemblent plus aux nématodes qu'aux chimpanzés.

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Les graphiques montrent la variété des façons dont les animaux et les plantes vieillissent à l'état sauvage. La ligne légère et inclinée vers le bas est la courbe de survie, et la courbe en gras en dessous est la fertilité. Une pente descendante dans la courbe de survie signifie qu'au fil du temps, moins d'espèces restent en vie. Les graphiques sont construits de manière à ce qu'une ligne droite descendant dans la diagonale soit neutre, c'est-à-dire qu'elle ne signifie pas de vieillissement. Les lignes avec une bosse au-dessus de la diagonale signifient un vieillissement normal, et les lignes avec une déflexion en bas indiquent un vieillissement inverse, ou «décrépitude négative». Par exemple, la ligne des personnes reste plate pendant longtemps, puis diminue rapidement. Cela signifie que de nombreuses personnes vivent longtemps, puis leurs décès sont regroupés à l'âge de 80 à 90 ans (statistiques tirées du Japon moderne).

Mais chez les animaux et les plantes des deux rangées inférieures, la mortalité est plus uniforme. Chez les tortues et les chênes, les courbes ont un coude inversé. Cela signifie que dans la vieillesse, ils meurent moins souvent que chez les jeunes - c'est le vieillissement inverse.

Ligne audacieuse, fertilité, tout à fait compréhensible. La fertilité peut augmenter avec la croissance d'un animal ou d'une plante, ou diminuer avec l'âge reproductif - par exemple, pendant la ménopause. Notez que les animaux de la rangée supérieure perdent leur fertilité bien avant la mort. Il s'agit d'un paradoxe évolutionnaire.

Dans ce diagramme, si la courbe de survie ressemble à une diagonale droite, cela signifie l'absence de vieillissement - par exemple, comme l'hydre et le bernard l'ermite. L'hydre est une sorte de méduse d'eau douce de plusieurs millimètres de long, et on la trouve dans les étangs. Tous les animaux de la rangée supérieure présentent un «vieillissement réel» - la probabilité de décès augmente avec l'âge. Les deux rangées suivantes montrent des plantes et des animaux qui ne vieillissent pas, ou vice versa. Plus ils sont âgés, plus le risque de décès est faible. Cela est vrai pour la plupart des arbres, et pour les tortues, ainsi que pour les huîtres et les requins (qui ne sont pas représentés ici).

La courbe en gras ci-dessous est la fécondité. Les animaux de la rangée supérieure terminent leur reproduction bien avant leur mort. Cela nous amène au paradoxe de l'évolution pour les darwinistes orthodoxes: si le seul but de la sélection naturelle est de maximiser la reproduction, pourquoi l'évolution a-t-elle permis à la reproduction de tomber à zéro avec autant d'individus survivants? Une augmentation des courbes de fertilité signifie une augmentation de la reproduction avec l'âge, qui est un autre exemple de décrépitude négative. Lorsqu'un arbre grossit chaque année, il n'est pas surprenant qu'il produise plus de graines. Dioscorea Pyrenees - une vigne poussant sur des falaises rocheuses dans les Pyrénées. Si cela ne la dérange pas, elle vit au moins 300 ans, sans aucun signe de vieillissement. Dans le même temps, sa fécondité au cours des 20 premières années est presque nulle.

La signification des graphiques est que la nature peut tout faire avec le vieillissement. Toute chronologie, toute forme est possible, et chaque espèce à sa manière adaptée à l'environnement écologique. Il n'y a aucune restriction.

Vieillissement instantané

Vous pouvez vieillir jusqu'à la mort rapidement et soudainement, à la fin du cycle de reproduction. La mort subite après reproduction se retrouve souvent dans la nature dans des organismes différents tels que les éphémères, les pieuvres, le saumon, sans parler des milliers de plantes qui fleurissent une fois par an. Les biologistes appellent cette «semiparité», du latin «une naissance».

Les causes de décès des organismes semi-paires sont extrêmement variées. Les poulpes cessent de manger. Les mâles mantes se sacrifient pour la reproduction, allant aux femelles pour une collation. Le saumon détruit son corps en libérant des stéroïdes.

Au moment où le saumon adulte atteint la zone de frai, son métabolisme est déjà à un stade pré-effondrement. Les glandes surrénales produisent des stéroïdes (glucocorticostéroïdes), entraînant un vieillissement accéléré, presque instantané. Ils arrêtent de manger. Les stéroïdes entraînent l'effondrement du système immunitaire, leur corps est recouvert d'un champignon. Les reins s'atrophient et les cellules voisines augmentent. Le système de circulation souffre également. Les artères sont endommagées d'une manière similaire aux maladies cardiaques humaines. La nage en amont est très difficile, mais leur corps n'est pas endommagé par les contraintes mécaniques. Pour cela, la cascade de changements biochimiques qui se produit immédiatement après la reproduction est responsable.

Certains organismes sont génétiquement programmés pour arrêter de manger après la reproduction et mourir de faim; il est plus rapide et plus fiable que le vieillissement normal. Les éphémères n'ont ni bouche ni système digestif. Les éléphants mâchent tellement de feuilles et de brindilles dans leur vie qu'ils usent six paires de dents. Mais lorsque le sixième set se termine, le nouveau ne pousse pas et les pachydermes meurent de faim.

Longévité

En 2014, la photographe Rachel Sasman a publié un album photo avec des antiquités intitulé «Les êtres vivants les plus anciens du monde». Ce sont toutes des plantes. Cela s'explique notamment par le fait que les plantes n'ont pas à se soucier des muscles des jambes suffisamment forts pour marcher. Étant attachés à un territoire, ils peuvent grandir et devenir plus forts, devenir plus vieux et plus fertiles que n'importe quel animal, et récolter les bienfaits de l'âge.

Les plantes ont un autre secret pour la longévité. Aux premiers stades de la vie d'un animal, la lignée germinale des cellules est séparée du reste du corps, ou soma. Seule la lignée germinale doit être conservée intacte pour devenir la prochaine génération. Le corps peut se permettre de ne pas traiter si soigneusement les cellules soma et d'économiser sur leur reproduction. Mais les plantes ont un système différent. Le soma et la lignée germinale ne sont pas séparés. Les plantes ont également des cellules souches, et leurs cellules sont responsables non seulement de la croissance des plantes, mais aussi des graines et du pollen, qui deviendront la prochaine génération. Dans un arbre, les cellules souches sont situées dans une fine couche sous l'écorce, le méristème. Il se propage à toutes les branches et nœuds, et les feuilles en poussent, ainsi que les bourgeons et les graines. Certains ginkgo, arbres non fleuris originaires de la période permienne il y a 270 millions d'années,le méristème peut avoir un million d'années.

Mais la plupart des arbres ont un certain âge, après quoi la mortalité augmente chaque année. Les pousses de tige commencent à se développer directement à partir du tronc, tandis que la croissance des branches ralentit. Il y a des signes que les arbres deviennent plus vulnérables aux champignons et aux maladies avec l'âge, mais ils sont généralement ruinés par un stress mécanique excessif. La possibilité même d'une croissance continue, leur conférant la propriété du «vieillissement inverse», conduit finalement à leur déclin.

Vieillir vice versa

La médusoïde Turritopsis nutricula ne revient pas à la maternelle à l'âge de 65 ans, mais en 2010, il a reçu ses 15 minutes de gloire quand il a été appelé la «méduse immortelle» dans les revues scientifiques. Turritopsis adulte a eu une astuce: après avoir généré des polypes, il régresse à nouveau vers un polype et recommence la vie. Cela est dû à la transformation des cellules adultes en cellules souches, ce qui va à l'encontre du sens habituel du développement, des cellules souches aux cellules spécialisées. Il recule dans une rue à sens unique. Les titres ont écrit sur Turritopsis comme le "bouton Sea Benjamin".

Les coléoptères mangeurs de peau (Trogoderma glabrum) effectuent une astuce similaire, mais uniquement lorsqu'ils meurent de faim. Se développant sur les carcasses d'animaux de la forêt, elles traversent six stades différents de larves. Au début, ils ressemblent à des vers, puis à des mille-pattes, puis à un araignée d'eau pour compléter le développement sous la forme de coléoptères à six pattes. Une paire d'entomologistes de l'Université du Wisconsin en 1972 a isolé des larves de coléoptères au sixième stade de développement (lorsqu'elles étaient prêtes à devenir adultes) dans des flacons d'essai et a constaté que sans nourriture, elles retournaient au cinquième stade. Et s'ils meurent de faim pendant plusieurs jours, ils diminuent et retournent plus loin dans les étapes jusqu'à ce qu'ils redeviennent des larves, comme s'ils venaient de naître. Si vous recommencez à vous nourrir, ils passent par les stades de développement et deviennent des adultes, maintenant une espérance de vie normale.Ils sont capables de répéter ce cycle encore et encore, lorsque les scientifiques les nourrissent jusqu'au sixième stade, puis de les affamer pour qu'ils reviennent au premier. Une espérance de vie typique de huit semaines s'est ainsi étendue sur deux ans.

Les hydres sont des invertébrés à symétrie radiale, chacun avec une bouche sur une tige entourée de tentacules qui repoussent s'il est coupé - tout comme le monstre à plusieurs têtes de la mythologie grecque, en l'honneur duquel ils ont été nommés. Ils ont été observés à des intervalles allant jusqu'à 4 ans d'affilée, en commençant par des spécimens d'âges différents capturés dans la nature, et au fil du temps, ils ne meurent pas et ne deviennent pas plus vulnérables aux prédateurs ou aux maladies. Dans le corps humain, des cellules spéciales, telles que le sang, la peau et les cellules de l'estomac, meurent et repoussent. Dans l'hydre, tout le corps est organisé de cette façon, il se régénère à partir de la tige des cellules souches tous les quelques jours. Certaines cellules meurent, d'autres, ayant atteint une certaine taille, se transforment en hydra clones qui bourgeonnent de son corps. Il s'agit d'une ancienne méthode de reproduction, de faire face sans sexe.Pour l'hydre, le sexe est facultatif - elle s'en occupe rarement.

Un article récent prétend que l'hydre vieillit, et cela peut être vu par une diminution de la vitesse de clonage. L'auteur pense que les clones héritent peut-être de l'âge du parent. Il a été émis l'hypothèse que seule la reproduction sexuelle réinitialise les heures de vieillissement. Si c'est le cas, le vieillissement hydrique est un retour aux protistes, des microbes héréditaires plus complexes que les bactéries. Certains d'entre eux ont une durée de vie limitée, car ils peuvent partager un nombre limité de fois, après quoi ils manquent d'essence de reproduction - à moins qu'ils ne soient redémarrés en échangeant des gènes (version du sexe pour les protistes), ce qui redémarre leur horloge. L'amibe et les microbes du genre Paramecium sont des exemples d'un tel protiste, unicellulaire avec une longue durée de vie, donnant naissance dans les temps anciens à plus de 100 000 espèces - algues, limaces, ciliés et autres organismes,n'appartenant pas aux règnes des animaux, des champignons, des plantes et des bactéries.

Désactiver le vieillissement

Les abeilles et les abeilles ouvrières ont les mêmes gènes, mais une durée de vie différente. Chez les reines, la gelée royale désactive le vieillissement. Lorsque la nouvelle ruche commence, l'infirmière choisit - autant que nous pouvons en juger, par hasard - une larve, qui recevra le régime royal liquide. Une certaine herbe à poux chimique physiologiquement active dans la gelée royale fait passer l'abeille chanceuse dans un mode de croissance, et elle se transforme en reine, pas en abeille active. Le lait donne à la reine des glandes sexuelles surdéveloppées, c'est pourquoi elle prend une taille et une forme caractéristiques. La reine effectue un vol au début de sa carrière, au cours duquel elle peut s'accoupler avec une douzaine de drones différents et stocker leur sperme pendant des années.

Sous le poids des œufs, la reine adulte ne peut plus voler et devient une machine de reproduction. Elle pond 2 000 œufs par jour, plus que son propre poids. Bien sûr, une telle machine nécessite une suite de travailleurs qui la servent pour nourrir, éliminer les déchets et transmettre des phéromones (signaux chimiques) au reste des habitants de la ruche.

Les abeilles ouvrières vivent plusieurs semaines et meurent de vieillesse. Et ils ne s'usent pas seulement des parties endommagées du corps qui se décomposent dans le monde cruel où ils vivent. Leur survie suit une forme mathématique familière, la courbe de Gompertz - un graphique de survie caractéristique typique des humains et des autres animaux, indiquant le vieillissement. Mais les abeilles royales, bien que leurs gènes soient identiques aux abeilles ouvrières, ne présentent pas de symptômes de vieillissement. Ils peuvent vivre des années et parfois des ruches stables et des décennies. Ce sont des miracles sans âge. La reine meurt quand elle manque de sperme d'un vol de mariage. Elle peut continuer à pondre des œufs, mais ils ne seront pas fertilisés et seuls des drones sans piqûres pourront en pousser. Les mêmes ouvriers qui ont servi la reine, l'ont tuée, encerclée et retenue à mort.

Espérance de vie après la période de reproduction

Pourquoi la ménopause existe-t-elle? Nous nous soucions des jeunes et des familles nombreuses, et notre dévotion ne se termine pas après que les enfants ont grandi et sont devenus parents eux-mêmes. Par conséquent, l'explication habituelle de la poursuite de la vie après la fécondité est appelée «l'hypothèse de la grand-mère». Les femmes ont un intérêt génétique à élever des petits-enfants en bonne santé. Peut-être qu'à 60 ans, ils peuvent donner plus à leur patrimoine génétique en s'occupant de leurs petits-enfants qu'en donnant naissance à leurs enfants. L'hypothèse semble raisonnable, du moins pour les gens, mais les chercheurs en démographie ont constaté qu'avec des chiffres en main, il est très difficile à confirmer.

Les baleines et les éléphants connaissent également leur fertilité. Ce sont aussi des animaux sociaux. Peut-être que pour leurs petits-enfants, ils sont plus importants que nous ne le pensons. Mais il y a d'autres animaux qui vivent après l'épuisement de leur fertilité. Guppys, puces d'eau, nématodes, rotifères, en comparaison avec lesquels tout père oisif ressemble à Mary Poppins. Ils pondent leurs œufs - et c'est tout. Et ils ne lèveront pas une aile (ou une nageoire) pour s'occuper des jeunes animaux, et encore plus des petits-enfants. Et pourtant, la théorie évolutive moderne suggère qu'aucune sélection naturelle ne les fait vivre, ils doivent donc mourir.

En 2011, Charles Goodnight et moi avons compris comment l'évolution pouvait conduire à l'émergence de la vie après la reproduction. Il est peu probable que l'idée elle-même sonne, mais elle correspond aux chiffres. L'ancien segment retraité de la population est nécessaire pour maintenir la stabilité de la population dans les cycles d'abondance et de faim. Dans les bons moments, ils mangent un excès de nourriture et empêchent la population de croître trop. Quand il n'y a pas assez de nourriture, ils meurent en premier.

Les types de vieillissement dans la nature sont aussi divers que possible, ce qui suggère que la nature peut éventuellement activer et désactiver le vieillissement. Par conséquent, nous pouvons être pardonnés du fait que nous sommes très sceptiques quant aux théories sur la nécessité du vieillissement. Quelle que soit la théorie du vieillissement que nous ayons, elle doit être flexible, diversifiée et ne pas rejeter les exceptions.

Josh Mitteldorf est un théoricien biologique, Ph.D. à l'Université de Pennsylvanie. Il a son propre site Web, AgingAdvice.org, et il maintient une chronique sur le blog ScienceBlog.com. Dirige des cours sur le terrain au MIT, Harvard et Berkeley.

Dorion Sagan - un écrivain célèbre, philosophe de l'écologie, théoricien. Ses articles ont paru dans des publications telles que Natural History, Smithsonian, Wired, New Scientist et The New York Times.