Penuaan - program

"Yang terkuat bertahan," - kadang-kadang segala macam "penguasa kehidupan" mengklaim dengan menyedihkan, mendistorsi makna asli pemikiran Darwin.

“Yang terkuat bertahan,” pikir Darwin, ahli biologi evolusi menjelaskan kepada kita.

Adaptasi dengan apa? Untuk reproduksi maksimal dalam kondisi saat ini. Siapa "cocok" ini? Satu orang atau kelinci? Tidak, tentu saja Individu tidak akan bertahan dengan cara apa pun. Kolektif gen yang menciptakan kelinci yang paling “beradaptasi” bertahan. Seseorang yang akan menyusul saudara-saudaranya dalam menyediakan gen mereka dengan kelangsungan hidup maksimum dengan menciptakan sebanyak mungkin salinan dari mereka.

Dan apakah "kelangsungan hidup maksimum"? Parameter apa yang akan kita maksimalkan? “Ini untuk selera Anda,” Game Theory memberi tahu kami. Ingin salinan lokal maksimum Anda pada titik waktu tertentu? Terima, tanda tangani. Hanya saja, jangan mengeluh bahwa ah, betapa kebahagiaan cepat berlalu setelah Anda mati karena kehabisan sumber daya.

Apakah Anda ingin hidup bahagia selamanya? Artinya, memaksimalkan area di bawah kurva salinan Anda dalam waktu? Maka berbaik hatilah untuk mempelajari cara mengontrol konsumsi sumber daya oleh replikator Anda, atau setidaknya berikan mereka keterampilan untuk menunggu dalam jangka waktu lama kondisi buruk. Dan lebih baik keduanya, dan yang lainnya.

Tetapi yang paling menarik adalah menumbuhkan kecerdasan mereka sehingga mereka sendiri mulai mengendalikan populasi mereka untuk Anda, merencanakan konsumsi sumber daya mereka, dan bahkan menemukan cara yang lebih dan lebih efektif untuk mendapatkan sumber daya ini. Pengganda semacam itu dapat menghasilkan sebanyak 7,5 miliar koperasi gen Anda, masing-masing 30-40 triliun salinan. Untuk bakteri, ini, tentu saja, adalah angka yang konyol , tetapi untuk eukariota itu merupakan indikator.

Benar, kecerdasan tumbuh untuk waktu yang lama, dan ada peluang untuk tidak tumbuh, kata Neanderthal kepada kami. Itu saja: jika Anda, sebagai koperasi pemula yang berani, memutuskan untuk menggunakan metode “triliun macaque on typewriters” untuk meniru kemampuan berpikir dalam replikator Anda, maka sampai kode Anda siap untuk rilis produksi, Anda harus populasi replikator beta yang sama ini juga untuk mengontrol. Dan kemudian sabrutin lain yang disebut buah-dan-gandakan () dari itu dan terlihat mencoba memasukkan / dev / null semua usaha Anda. Karena itu, koperasi "Gen and Sons" dan pertama-tama harus mengasah kemampuan untuk tidak membiarkan makhluk mereka mati atau berlipat ganda. Mengapa ia pertama kali menempatkan mekanisme untuk mengendalikan masuknya dan arus keluar populasi . Setelah belajar mengendalikan masuknya individu dengan mematikan reproduksi, dan arus keluar melalui fenoptosis adalah tajam seperti pada salmon, atau halus seperti dalam kasus kami dengan mouse.

Apakah kematian salmon Pasifik diprogram? Saya pikir hampir semua orang yang ada di subjek mengakui bahwa ya. Tetapi tentang apakah itu diprogram bersama kami, ada perdebatan sengit.

Kata seram ini adalah "program"

Apa yang membedakan suatu program dari yang bukan program? Semuanya sangat sederhana di sini. Suatu program adalah ketika perubahan terjadi dengan sengaja. Nonprogram - ketika secara stokastik, acak.

Bagaimanapun, tidak ada yang mengklaim bahwa embriogenesis adalah kebetulan. Atau pubertas itu adalah proses stokastik. Tidak, semuanya diprogram dengan jelas: tahapan, tanggal. Dan itulah mengapa kita tidak mengamati bayi dewasa yang masih lajang secara seksual atau wanita berusia 80 tahun saat melahirkan, sebagaimana seharusnya jika mereka adalah proses acak. Dan jika sifat penuaan itu acak, lalu mengapa beberapa spesies hewan hidup selama beberapa hari, dan yang lain selama ratusan tahun? Memang, untuk proses acak yang serupa, distribusi statistik yang serupa dari hasil mereka juga merupakan karakteristik. Tetapi untuk beberapa alasan, parameter distribusi ini sangat bervariasi bahkan untuk kerabat dekat seperti tikus (2-3 tahun kehidupan), tupai (10-12 tahun) dan tikus mol telanjang (30 tahun):


Selain itu, pada hewan sosial, rentang hidup dapat berbeda berdasarkan urutan besarnya bahkan pada kembar dengan DNA identik. Rahim hidup 20-40 kali lebih lama daripada individu yang bekerja.

Seiring dengan ini, kita tahu bahwa spesies yang sangat berbeda memiliki mekanisme penuaan molekul yang umum. Cacing, mamalia - misalnya, kaskade faktor pertumbuhan seperti insulin (IGF-1), yang pertama membantu tubuh matang, lalu mati. Selain itu, tingkat penuaan sangat berbeda: nematoda hidup 2-3 minggu, dan mouse 2-3 tahun. Dan ini juga tidak cocok dengan hipotesis sifat acak dari perubahan terkait usia.

Selain itu, semua ahli gerontologi sepakat bahwa di dalam tubuh kita kemampuan untuk memperbaiki kerusakan dan membersihkan puing-puing berkurang seiring bertambahnya usia. Dan bahwa justru penurunan ini yang mengarah pada akumulasi yang satu dan yang lain, dan akhirnya mati - yaitu, semua orang setuju bahwa proses degradasi ini adalah penyebab utama penuaan kita.

Satu-satunya batu sandungan adalah apakah penurunan yang berkaitan dengan usia ini tidak disengaja atau disengaja? Tampak bagi saya bahwa semua data menunjukkan bahwa peran peluang dalam proses ini minimal. Sejak usia 15, kita melihat bagaimana tubuh secara sengaja menghancurkan timus kita, dari 25 - otak kita, dari 45 - otot kita, dan dari 60 - tulang kita. Dan proses yang sama, hanya dipercepat 20-30 kali, kami amati bahkan pada tikus. Dan untuk percaya bahwa mereka semua acak sangat sulit.

Di mana gen yang menua? Siapa yang mengendalikan proses ini?

Saya sudah menulis tentang mekanisme utama untuk mengendalikan dan menyinkronkan proses-proses penting dalam tubuh - epigenetik. Dengan bertambahnya usia, itu berubah sama untuk semua orang - "jam epigenetik" dengan sempurna memprediksi usia biologis kita, dan fakta bahwa kembalinya jam epigenetik secara berkala oleh faktor-faktor Yamanaki memperpanjang umur tikus menegaskan hipotesis ini untuk saya.

Siapa yang mengatur ritme untuk jam tangan ini dan mendorongnya ke depan? Kemungkinan besar otak kita. Lebih khusus lagi, hipotalamus dengan kelenjar hipofisis, berdasarkan ritme sirkadian dari kelenjar pineal. Berikut ini adalah studi yang menarik yang menunjukkan bagaimana stres melalui hormon kortikosteroid menyebabkan perubahan epigenetik pada anak berusia 5 tahun, mirip dengan yang kita lihat pada penuaan normal. Siapa yang memproduksi kortisol? Sumbu kelenjar hipotalamus-hipofisis-adrenal. Dan studi di atas dengan baik mengkonfirmasi peran epigenetik dalam implementasi program penuaan - stres mempercepatnya, faktor Yamanaki mundur.

Selain itu, kami melihat betapa miripnya proses ini untuk semua organisme. Nematoda masih memiliki sistem neuroendokrin primitif - pada kenyataannya, dasar sumbu hipotalamus-hipofisis-gonad. Dan poros inilah yang mengontrol pertumbuhan dan perkembangan mereka . Jika ada kekurangan makanan, itu menyalakan rejimen yang tidak menua - tahap dauer, di mana nematoda dapat bertahan selama berbulan-bulan, dan sekali lagi menyalakan proses pertumbuhan, dan cacing matang, berlipat ganda dan mati dalam standar beberapa minggu.

Omong-omong, ingat riam faktor pertumbuhan seperti insulin (IGF-1) yang disebutkan di atas? Ini juga salah satu gen yang menua. Dalam nematoda, itu disebut daf-2 . KO-nya (penghapusan) memperpanjang umur nematoda sebanyak 10 kali, dan untuk tikus - pada 2. Dan kaskade ini sangat tua secara evolusioner, hanya superstar (maaf) - ditemukan di ragi, nematoda, dan kita .

Dalam hal ini, tentu saja, kita masih belum sepenuhnya memahami semua mekanisme proses ini. Jika (atau lebih tepatnya, kapan) kita mengerti, maka semua perdebatan tentang sifat penuaan akan terselesaikan. Untuk pertanyaan "di mana programnya" akan ada jawaban yang pasti: ini dia, gennya begini dan begitu, mekanisme kontrolnya begini dan begitu, parameter input - di sini, algoritmanya begini dan begini.

Bagaimana cara menguji hipotesis penuaan terprogram?

Saya memiliki pendekatan yang sangat sederhana dan terapan di sini: jika hipotesis program penuaan memungkinkan kita untuk menghentikan penuaan ini atau setidaknya memperpanjang hidup kita 10 kali lipat, ini akan lebih dari cukup bagi saya. Sejauh ini, tidak ada hipotesis lain yang menemukan cara memperpanjang hidup lebih baik daripada kelaparan, dan bagi primata itu tidak efektif .

Hipotesis lain: jika penuaan adalah suatu program, ia harus memiliki beberapa mekanisme kunci yang memvariasikan parameter utama program - harapan hidup. Mempengaruhi mekanisme ini, kita harus melihat dampaknya pada hasil program. Sebagai hasil memperpanjang usia di kali dengan bantuan KO pengembangan / penuaan gen pada nematoda dan tikus menunjukkan kepada kita.

Bagaimana evolusi mengasah mekanisme penuaan?

Saya tidak tahu, saya tidak memegang lilin. Saya hanya akan membuat asumsi hati-hati bahwa miliaran tahun yang lalu, penuaan, kemungkinan besar tidak. Karena tidak diamati, misalnya, dalam virus. Tetapi pada titik tertentu itu muncul pada organisme bersel tunggal dan memberi mereka keuntungan dalam bertahan hidup dengan mencegah kepunahannya karena kelebihan populasi (atau cara lain). Kita tahu dua mekanisme penuaan pada organisme bersel tunggal - apoptosis dan telomer. Selain itu, mekanisme ini dengan sempurna menunjukkan efek seleksi kelompok - untuk setiap sel individu, membatasi pembelahan atau penghancuran diri jelas tidak membantu untuk memenuhi tugas reproduksi. Tetapi gen mereka sangat membantu.

Ketika yang multiseluler muncul, perang antara seleksi di tingkat individu dan seleksi kelompok menerima babak baru. Seleksi kelompok mendorong mekanisme penuaan baru dan baru, dan seleksi individu mencoba untuk memecahkannya.

Dan selama ratusan juta tahun, spesies-spesies yang tidak memiliki mekanisme yang cukup kuat untuk perlindungan terhadap peretasan menghindari program penuaan mereka, mengamankan gen peretasan ini dalam populasi mereka karena tekanan seleksi pada tingkat individu, yang, tentu saja, lebih kuat daripada tekanan seleksi kelompok ( karena keuntungan reproduktif seseorang dari memperpanjang usia lebih cepat direalisasikan daripada timbulnya konsekuensi negatif dari keuntungan ini bagi seluruh populasi). Tetapi pada akhirnya, spesies-spesies ini, ketika keunggulan ini sudah ditetapkan dalam gen-gen dari sejumlah besar individu, mati karena kelaparan yang disebabkan oleh kelebihan populasi, dari mana spesies semacam itu menderita setidaknya sekali dalam jutaan tahun evolusi. Dan hanya spesies-spesies di mana seleksi kelompok yang memperbaiki jumlah mekanisme penuaan yang sama, dan mereka yang belajar menunggu “waktu lapar” dalam bentuk spora atau “menyembunyikan telur” sebagai hydra awet muda, lolos dari kepunahan.

Omong-omong, aksi multidireksional (pleiotropy antagonis) dari IGF1 hanyalah mekanisme yang memungkinkan program penuaan tetap berada dalam populasi. Terlebih lagi, mekanismenya sangat rumit, karena gen ini memberikan keuntungan evolusioner bagi individu pada tahap awal perkembangan - pertumbuhan yang cepat - yang memperbaikinya dalam populasi, dengan imbalan fakta bahwa individu yang bereproduksi cepat ini tetap hidup fana.

Selain itu, IGF-1 multidirectional semacam itu bukan tidak dapat dielakkan dan tidak disebabkan oleh hukum fisik apa pun. Evolusi dapat melakukannya tanpanya dengan sempurna jika ia tidak memiliki tugas mencegah kelebihan populasi. Memang, keterkaitan pertumbuhan cepat dengan penuaan memberlakukan pembatasan yang jelas pada kesuburan setiap individu individu. Dan orang-orang yang dapat memutuskan hubungan ini akan menerima keuntungan evolusi yang jelas dalam reproduksi.

Mungkinkah evolusi tidak dapat melepaskan gen pubertas dari manifestasi negatifnya dalam bentuk involusi timus dan manifestasi penuaan lainnya selama miliaran tahun? Lagi pula, ia mampu menciptakan hal-hal menakjubkan - pertama membuat multiseluler dari uniseluler, kemudian untuk mengarahkan ikan ke darat, mengajar mereka menghirup udara, dan kemudian beberapa untuk mengajar mereka terbang. Saya mampu menciptakan dinosaurus besar dan paus, serta banyak bentuk dan ekosistem kehidupan yang benar-benar fantastis lainnya. Tetapi pada saat yang sama, sebagian besar makhluknya memiliki hubungan yang sama antara gen pubertas dan penuaan: setidaknya untuk nematoda, setidaknya untuk seseorang. Jauh lebih masuk akal bahwa evolusi tidak ingin memutus hubungan ini secara aktif, dan tidak "tidak bisa".

Dan ya, sebagian besar spesies, tetapi tidak semua. Ada spesies yang tidak memiliki hubungan langsung antara kesuburan (dan ini adalah kriteria utama untuk efektivitas gen perkembangan) dan penuaan. Kesuburan seseorang hanya meningkat seiring bertambahnya usia:

Di mana bukti paleontologis spesies abadi yang punah?

Dan seperti apa bukti paleontologis itu? Bagaimana membedakan sisa-sisa fosil dari organisme abadi dari makhluk hidup? Selain itu, penuaan muncul paling mungkin pada organisme uniseluler, seperti yang kita lihat pada ragi. Dan, omong-omong, penuaan uniseluler adalah bukti paleontologis tidak langsung.

Nah, berdasarkan hipotesis: 252 juta tahun yang lalu, sekitar 90% dari semua spesies mati di bumi. Salah satu kemungkinan penyebab bencana ini adalah pertumbuhan eksplosif bakteri uniseluler yang menghancurkan salah satu mata rantai utama di piramida ekologi. Lagi pula, dengan kepunahan seluruh mata rantai piramida ekologis, segala sesuatu yang berada di atas mata rantai ini dalam piramida juga berisiko mati. Dan ada beberapa bencana di Bumi:

Tidak bisakah evolusi hanya menciptakan spesies abadi yang tidak menyebabkan kelebihan populasi?

Pertama-tama, pendorong evolusi masih berupa gen, dan mereka, secara kasar, tidak peduli jika kita atau keturunan kita melipatgandakan mereka. Pada saat yang sama, jalan evolusi tidak dapat dipahami - bisa saja terjadi seperti itu, bisa saja. Bisakah kita bisa terbang dan menghirup nitrogen? Mungkin mereka bisa. Tapi ternyata begitu baik.

Ngomong-ngomong, evolusi, mungkin, sudah mampu menciptakan tampilan "abadi" - ini adalah hydra, yang dicintai oleh para gerontologis, yang tidak menua. Tetapi untuk ini, ia harus belajar cryptobiosis (menunggu waktu lapar), dan juga berkembang biak secara seksual dan dengan tunas. Ketika ada banyak makanan, hydra mengkloning dirinya sendiri dengan cara bertunas. Dan ketika itu tidak cukup, dia menumbuhkan dirinya baik alat kelamin laki-laki atau perempuan, dan bercinta, meninggalkan telur yang dibuahi untuk menunggu waktu yang lebih baik di dasar laut. Itulah cara dia belajar menunggu kondisi yang merugikan - orang tua bisa mati kelaparan, tetapi anak-anak akan menunggu kelaparan, karena perkembangan mereka membeku sampai masa yang lebih baik datang. Sama seperti larva nematoda dauer.

Dan pandangan lain tentang ambang batas keabadian adalah kita, Homo Sapiens . Hanya untuk belajar agar tidak mati karena kelebihan populasi, pertama-tama kita harus menumbuhkan otak kita, dan kemudian dengan bantuan mereka muncul dengan budaya dan masyarakat, dan bahkan kemajuan ilmiah dan teknologi, yang akan memberi kita kemampuan teknis untuk tidak mati akibat penipisan sumber daya dalam populasi mana pun. Fakta bahwa kita akan menghancurkan program penuaan yang bodoh ini sudah tidak diragukan lagi. Masalah waktu.

Dan saya sangat ingin hal itu terjadi bukan setelah 50 tahun, tetapi setelah 20. Tapi sesuatu Homo sapiens belum mengerti bahwa dalam hal ini keterlambatan kematiannya serupa.