Apa itu penuaan? Diprogram membunuh. Dan menopause itu? Pengebirian terprogram. Dua mekanisme kontrol populasi yang telah diasah gen selama miliaran tahun.
Mengapa gen memperlakukan kita dengan sangat kejam? Untuk alasan yang sama mereka melakukan sisanya - untuk memaksimalkan integral dari reproduksi mereka dari waktu ke waktu. Artinya, mereka tidak peduli tentang jumlah maksimum salinan mereka sesaat, tetapi area di bawah kurva jumlah salinan dalam waktu. Sebagai ekonom yang bijak, kartel gen tidak berjuang untuk pertumbuhan eksplosif yang penuh dengan keruntuhan, tetapi untuk
pertumbuhan berkelanjutan jangka panjang yang
stabil hingga tak terbatas.
Mengapa gen perlu menyalin diri mereka sendiri? Lalu, mengapa elektron “perlu” ke orbital serendah mungkin, dan radikal bebas - untuk mengoksidasi seseorang. Itu begitu mapan di alam semesta kita. Dan, omong-omong, keinginan untuk memaksimalkan entropi, tampaknya, umumnya terletak pada dasar fenomena sistem kehidupan (replikator diri) - setidaknya jika
perhitungan Jeremy Ingland benar.
Bagaimanapun, mari kita kembali dua tingkat abstraksi di atas - dari fisika ke biologi. Entah bagaimana lebih akrab di sini. Mengapa gen membutuhkan mekanisme kontrol populasi? Pada tingkat intuitif, ini bisa dimengerti bahkan untuk anak kecil. Memang, bukan tanpa alasan bahwa hampir setiap orang yang pertama kali mendengar tawaran untuk menghentikan penuaan segera mengajukan pertanyaan: "Bagaimana dengan kelebihan populasi?"
Ya, kelebihan populasi mengancam gen dengan kepunahan - jika replikator mereka memakan semua sumber nutrisi, mereka sendiri akan mati kelaparan, dan kumpulan gen pencipta akan tenggelam hingga terlupakan. Dan koperasi gen yang belum belajar bagaimana mengendalikan populasi penyalin mereka cenderung untuk beristirahat lama di musim panas ini. Sampai hari ini, baik mereka yang telah menguasai keterampilan ini (spesies yang menua) atau mereka yang telah belajar untuk menunggu dalam jangka waktu lama kondisi yang merugikan (tanaman, hydra, dll.) Telah selamat. Meskipun banyak spesies dapat melakukan keduanya, misalnya, nematoda, mereka dapat mematikan penuaan pada tahap larva jika mereka merasa kekurangan nutrisi di lingkungan.
Untungnya, berkat otak yang mengalami hipertrofi yang memberi kita kemajuan ilmiah dan teknologi, populasi
manusia tidak mengancam populasi berlebih dengan kepunahan, tetapi nenek moyang kita yang bersel tunggal telah mengancamnya selama miliaran tahun. Saya pikir kelebihan populasi menyebabkan kepunahan banyak spesies karena menipisnya sumber daya populasi yang berlipat ganda, sampai sel-sel menemukan apoptosis dan telomer, dan yang multisel yang muncul setelah mereka melakukan hal yang sama pada tingkat fraktur berikutnya - mereka tidak menciptakan penuaan (fenoptosis) dan menopause (replikasi) penuaan tubuh).
Omong-omong, sistem reproduksi wanita adalah sistem tubuh kita yang paling pendek hidup. Ia memiliki masa fungsi sekitar 35 tahun (dari 14-15 hingga 50 tahun), dan selama 10-15 tahun terakhir (setelah 35) fungsi ini sangat biasa-biasa saja. Sistem tubuh lainnya juga dijamin akan memburuk seiring bertambahnya usia, tetapi tidak begitu cepat:
Omong-omong, dengan timbulnya menopause, proses negatif lainnya dipercepat, misalnya, sarkopenia dan osteopenia (kehilangan jaringan otot dan tulang):
Ada pendapat bahwa menopause secara eksklusif adalah hak prerogatif manusia. Seperti, di sini kita adalah orang yang sangat baik, kita telah memperpanjang hidup kita sehingga kita telah melampaui batas fisiologis kita dari sistem reproduksi. Tapi ini tidak benar.
Banyak spesies mengalami menopause (atau, lebih tepatnya, periode kehidupan pasca-reproduksi) - dari
lalat dan cacing hingga
gajah, ikan paus, sapi ,
gorila ,
dan kera .
Penting untuk diklarifikasi bahwa
menopause secara formal adalah penghentian siklus menstruasi, tetapi dalam artinya adalah hilangnya kemampuan tubuh untuk bereproduksi. Dan di sini terletak kesalahpahaman tentang seberapa luas fenomena ini terjadi di alam. Siklus menstruasi diamati hanya pada beberapa mamalia (manusia, simpanse, kelelawar), tetapi seperti yang telah saya sebutkan, ada sangat banyak yang memiliki "periode pasca-reproduksi". Karena itu, ketika saya berbicara tentang menopause, kita harus memahami bahwa yang saya maksud adalah fenomena sterilisasi terkait usia (yaitu, hilangnya fungsi reproduksi), dan bukan arti sempit istilah ini dalam arti menghentikan menstruasi.
Dan, tentu saja, menopause, seperti halnya penuaan, diprogram. Sistem reproduksi tidak aus karena penggunaan, tetapi sengaja dihancurkan. Yang, dari sudut pandang kontrol populasi, sangat logis: penuaan menjamin keluarnya individu baru dari populasi, dan menopause membatasi masuknya.
Seperti yang telah saya sebutkan, metode pengendalian populasi ini bukan merupakan penemuan organisme multiseluler. Evolusi, yang begitu mencintai fraktalitas, memperkenalkannya dalam bentuk uniseluler. Dan telomer, memaksakan batas Hayflick pada jumlah maksimum pembelahan sel, pada kenyataannya, persis mekanisme yang sama membatasi keturunan masing-masing sel individu.
Apa yang membatalkan batas ini untuk uniseluler dan meningkatkan telomer baru? Reproduksi seksual, yaitu, pertukaran gen, yang menghasilkan pembentukan individu baru yang menerima "izin" untuk ~ 50 divisi berikutnya. Seperti betina baru dalam multiseluler. Ngomong-ngomong, laki-laki tidak menghitung, mereka umumnya tidak berpartisipasi dalam reproduksi. Peran mereka hanya untuk memberi pasangan Anda kunci dalam bentuk set kromosom kedua, yang akan membuka peti dengan izin untuk mereproduksi "pemilik" uniseluler individu wanita. Host ini adalah garis sel genital yang, untuk mereplikasi gennya, awalnya dirancang untuk individu wanita ini.
Dan pemilik ini memberlakukan pembatasan yang sangat ketat pada reproduksi untuk ciptaannya. Bahkan sebelum fungsi reproduksi pada wanita sepenuhnya dimatikan pada usia 45-55, ia mulai memburuk secara aktif dari usia 35. Tidak hanya risiko kelainan ovarium meningkat dari kurang dari 0,1% dalam 35 tahun menjadi 3,5% dalam 38-40 tahun, dan risiko trisomi janin (misalnya, Down Syndrome) meningkat dari 5% dalam 38-40 tahun menjadi 20% setelah 44 tahun, demikian juga risiko ibu sendiri meninggal karena melahirkan meningkat 10 kali antara 20 dan 40 tahun.
Siapa yang memimpin proses penghancuran aktif sistem reproduksi ini? Orang yang memulai sistem ini pada awalnya adalah otak kita, atau lebih tepatnya, hipotalamus dengan kelenjar hipofisis.
Berikut ini adalah temuan utama dari sebuah
studi tentang topik tersebut:
Semakin banyak bukti menunjukkan bahwa ada beberapa jam internal yang berkontribusi pada timbulnya siklus yang tidak teratur, penurunan kesuburan, dan timbulnya menopause. Kami menyajikan bukti bahwa penurunan frekuensi dan desinkronisasi sinyal saraf yang disetel dengan halus menyebabkan komunikasi yang buruk antara otak dan poros ovarium hipofisis, dan bahwa kombinasi peristiwa hipotalamus-hipofisis-ovarium ini menyebabkan kemunduran dalam keteraturan siklus dan timbulnya transisi menopause. ”
Pada prinsipnya, para ahli gerontologi terkemuka memiliki pemahaman bahwa menopause tidak terjadi karena memburuknya sistem reproduksi atau menipisnya persediaan telur pada 1950-70. Dilman, Everitt, Frolkis, Aschheim menulis tentang ini lebih dari setengah abad yang lalu. Berikut ini kutipan dari buku 1977 saya,
The Hypothalamus, Pituitary, and Aging :
Omong-omong, Ashheim adalah salah satu dari mereka yang melakukan percobaan kunci, yang menunjukkan bahwa mencangkokkan telur muda ke tikus tua tidak mengembalikan siklus estral (ovulasi). Tetapi jika Anda mencangkokkan telur lama yang sudah bereproduksi ke tikus muda, yang sebelumnya telah dihilangkan sendiri, maka telur yang lama ini tidak menyebabkan penghentian siklus pada tikus tersebut. Artinya, peran telur dalam penghentian siklus adalah sekunder:
Ngomong-ngomong, kami punya cerita aneh dengan telur (oosit). 90% dari mereka terbunuh bahkan
sebelum pubertas: embrio memiliki lebih dari 6 juta, dan pada saat menstruasi pertama, kurang dari 500 ribu tetap, meskipun ini adalah kelebihan berlipat seribu. Selama kehidupan seorang wanita, tidak lebih dari 500 ovulasi terjadi. Dan telur-telur terbunuh sepanjang waktu, dan seiring bertambahnya usia, lebih cepat, dan secara eksponensial:
Mengapa alam perlu membuat 6 juta telur, jika akan menggunakan tidak lebih dari 500? Salah satu hipotesis adalah meningkatkan kemungkinan mutasi genetik. Ya, ya, hanya untuk menambah. Karena hanya mutasi pada sel germinal yang akan diwariskan. Dan mutasi adalah kekuatan pendorong di belakang evolusi. Bagaimanapun, merekalah yang menciptakan varian gen baru. Meskipun di sini sulit bagi wanita untuk bersaing dengan pria yang membuat ratusan juta sel sperma baru
setiap hari , yaitu, risiko mutasi pada pria adalah 4-5 kali lipat lebih tinggi.
Ada teori lain tentang mengapa tubuh wanita menghasilkan begitu banyak oosit - maka untuk meminimalkan mutasi mitokondria pada telur-telur ini. Agaknya, ketika ada banyak telur, dari mereka itu akan mungkin untuk entah bagaimana memilih yang mana "itu lebih baik daripada mitokondria" untuk setiap siklus ovulasi. Tetapi teori ini menurut saya keliru karena beberapa alasan.
Pertama-tama, respirasi mitokondria sepenuhnya dinonaktifkan dalam oosit, oleh karena itu, radikal bebas tidak terbentuk di dalamnya, dan mitokondria mereka tidak "rusak" seiring waktu, tidak seperti sel-sel lain. Kedua, jika tujuannya adalah untuk meminimalkan mutasi, tidak ada sistem yang akan mengulangi proses mutagenik menciptakan oosit baru 6 juta kali, ketika itu cukup untuk mengulanginya hanya 500 kali.
Dan, akhirnya, probabilitas mutasi DNA mitokondria selama pembagian setiap oosit jauh lebih kecil daripada probabilitas mutasi pada DNA nuklir: mtDNA hanya mengandung 16 ribu pasang nukleotida berbanding 3 miliar pada DNA nuklir. Selain itu, setiap oosit memiliki sebanyak 100 ribu mitokondria independen, dan mutasi mtDNA dalam satu atau lebih mitokondria tidak akan mempengaruhi mtDNA di semua yang lain.
Perlindungan mitokondria dalam oosit sepanjang kehidupan individu dapat menjadi tujuan awal dalam memisahkan germline dan garis sel somatik dari nenek moyang kita jutaan tahun yang lalu, serta menonaktifkan fungsi respirasi mitokondria di germline (sehingga radikal bebas tidak terbentuk di dalamnya), tetapi itu Ini hampir tidak memainkan peran apa pun dalam dinamika penghancuran oosit selama penghancuran yang diprogramkan selama periode reproduksi wanita.
Kesimpulannya, saya tidak dapat tidak menyebutkan bahwa keberadaan menopause dalam sejumlah besar jenis yang berbeda membantah hipotesis tentang pertukaran “sumber daya” terbatas yang dapat dihabiskan oleh tubuh baik untuk reproduksi maupun mempertahankan sel somatik (yaitu, untuk memperpanjang hidup) . Memang, dari sudut pandang seleksi individu, seorang individu pasca-reproduksi sama sekali tidak berguna untuk evolusi, jadi menghabiskan "sumber daya" yang berharga pada periode pasca-reproduksi hidupnya akan sia-sia.
Oleh karena itu, tidak ada sumber daya, tetapi ada program penuaan. Sebaliknya, bahkan beberapa program independen: program penuaan reproduktif, atau, secara kasar, pengebirian terprogram, dan program pembunuhan individu yang tertunda, juga dibagi menjadi beberapa subprogram (menonaktifkan sistem kekebalan, atrofi otot, tulang, otak, gangguan pendengaran, penglihatan, jantung, paru-paru, ginjal, gigi, dll., dll).
Dan ya, tampak jelas bagi saya bahwa penuaan adalah sebuah program. Seperti semua yang ada di tubuh. Mulai dari hari pertama embriogenesis, ketika sebuah koloni triliunan tumbuh dari satu sel dengan kecepatan panik, dan berakhir dengan pubertas, siklus 28 hari (program!) Reguler, Mematikan fungsi seksual, dll. Akan sangat aneh jika semua proses dalam tubuh ini diprogram, tetapi penuaan tidak. Bagaimanapun, organisme adalah program terbaik yang diasah oleh miliaran tahun debugging.
Pertanyaan kuncinya, tentu saja, adalah bagaimana mematikan subrutin ini, dan di mana tombolnya. Urry, Urry? Itu tidak memberikan jawaban ... Apa yang saya pikirkan secara pribadi tentang ini saat ini? Apa mekanisme utama untuk mengimplementasikan program penuaan adalah epigenetik, yaitu, penutupan bertahap beberapa gen dan dimasukkannya yang lain. Jelas bahwa proses ini harus disinkronkan, yang kami amati secara empiris dalam "jam metilasi" dari jaringan yang berbeda, yang pada usia sangat dini menunjukkan nilai yang sangat mirip dan hanya mulai menjadi tidak selaras dengan usia.
Pertanyaan logis berikutnya adalah apakah ada pusat sinkronisasi pusat di dalam tubuh yang mengatur semua sel ke frekuensi jam tertentu, dan apakah itu bisa di-overclock. Baik, atau underclock, tepatnya. Saya melihat pusat seperti itu di hipotalamus, dan frekuensi jam dalam ritme sirkadian. Apakah mungkin untuk menipu tubuh kita dengan memaksakan "hari" internalnya untuk bertahan bukan 24, tetapi 48 atau bahkan 240 jam? Tidak yakin, tapi akan menarik untuk dicoba.
Dan hal terbaik, tentu saja, adalah belajar cara memutar kembali jam epigenetik kita secara terpusat. Yaitu, untuk menyesuaikan mekanisme yang dipicu gen kita saat pembuahan, memberikan izin telur berusia 30 tahun untuk mengatur ulang usia mereka dan menjadi individu baru. Tentu saja, tidak mungkin bagi kami untuk sepenuhnya mengatur ulang ke nol, tetapi belajar untuk menerjemahkan jam ini perlahan-lahan ke beberapa tahun yang lalu tidak ada salahnya sama sekali.
Eksperimen yang berhasil
dari kelompok Belmonte dari Salk Institute tentang penggunaan faktor Yamanaki untuk mengembalikan jam tangan epigenetik memberi kita harapan bahwa ini mungkin.
Sementara itu, sayangnya, sains modern tidak memiliki sarana radikal untuk memerangi program pembunuhan dan pengebirian kita ini. Tapi mereka pasti akan begitu. Terobosan dalam memahami epigenetik memberi saya harapan besar bahwa dalam 25-30 tahun kita akan belajar untuk menghentikan dan membalikkan semua patologi bawaan yang berbahaya ini. Dan akhirnya kita bisa membuang kuk gen dan berhenti menjadi budak biologi kita.