🤚🏼 📪 ♉️ Por que o envelhecimento pode ser evitado: trecho de Hacking the Aging Code 👩‍❤️‍💋‍👩 🤚🏾 🈵

Uma enorme variedade de tipos de envelhecimento em plantas e animais sugere a possibilidade de controle sobre esse processo.

As pessoas envelhecem gradualmente, mas alguns animais começam a envelhecer muito rapidamente no final da vida, enquanto outros não envelhecem e alguns podem até ficar mais jovens. A variedade de mecanismos de envelhecimento na natureza deve alertar os amantes da generalização - especialmente contra a generalização da inevitabilidade do envelhecimento.

As bactérias se reproduzem dividindo simetricamente em duas. O que o envelhecimento pode significar para bactérias que, após a divisão, não têm diferença entre pai e filho? unicelulares protistascomo as amebas também tocam simetricamente, mas ainda inventam uma maneira de envelhecer. E mesmo entre formas de vida macroscópicas, a expectativa de vida varia enormemente, dependendo da ecologia local e da taxa de reprodução. É improvável que isso possa acontecer como resultado de um processo universal e inabalável; esse ajuste fino fala claramente de adaptação.

As efeméridas morrem rápida e repentinamente no final de seu ciclo reprodutivo.A

expectativa de vida varia de metafusílica a kamikaze genética morrendo na tarde da primavera. As libélulas vivem por quatro meses, as libélulas adultas - por meia hora. Vivemos cerca de 70 anos, e o meristemao ginkgo pode ter milhões de anos. Essa diversidade é ainda mais impressionante se você se lembrar que a base genética do envelhecimento é comum a muitas criaturas, do fermento às baleias. Mas, de alguma forma, os mesmos mecanismos genéticos herdados de ancestrais comuns no início da vida foram alterados para criar expectativas de vida muito diferentes, de horas (fermento) a milhares de anos (sequóias e álamos).

Não apenas a expectativa de vida varia muito, mas também o padrão de murcha durante esse período. O envelhecimento pode ocorrer gradualmente ao longo da vida (lagartos, pássaros), ou o corpo pode não envelhecer por décadas e depois morrer repentinamente (cigarras, agave).

Nossa assassina interior trabalha silenciosamente, como uma imperatriz do mal envenenando o marido; mas para outras criaturas, assassinos internos são mais rápidos e, para alguns, não há nenhum programa de morte genética. Essa diversidade é um sinal inequívoco de uma característica formada pela seleção natural, e não a lei inevitável da entropia.

Como os biomarcadores do envelhecimento diferem muito em diferentes criaturas - e mesmo em diferentes representantes da mesma espécie - é muito difícil derivar uma definição universal. Uma pessoa pode ficar cinza prematuramente, um filhote de rato toupeira nu pode estar enrugado. Para um atuário, a resposta para a pergunta é simples, mesmo que apenas estatísticos gostem da resposta: o envelhecimento é um aumento na taxa de mortalidade. Em outras palavras, no processo de crescimento, o risco de morte animal aumenta.

Por exemplo, uma pessoa de 20 anos tem 99,9 chances de sobreviver a 21 anos. Ou seja, suas chances de morrer são de 1 em 1000 por ano. Se isso continuasse, o jogador de 40 anos também teria 1 chance em 1000 de morrer antes de completar 41 anos. E chamaríamos essa situação de "falta de envelhecimento". Na realidade, um garoto de 40 anos tem 2 chances de morrer 1000 antes de completar 41 anos. Dobrar o risco de morte por mais de 20 anos é evidência de envelhecimento gradual.

Ainda pior. Uma criança de 60 anos tem um risco de morrer de 10 em 1000, uma de 80 anos tem 60 em 1000. A

probabilidade de morte depende da idade

O risco de morte não está apenas aumentando, mas aumentando com a aceleração. O aumento da depreciação, ou as chances de morrer a cada ano, como acontece conosco depois de atingir a idade adulta, é chamado de "decrepitude acelerada". Mas outras criaturas têm padrões diferentes. A probabilidade de morte pode aumentar, e até se estabilizar: “desaceleração lenta da decrepitude” ou mesmo “platô da mortalidade”. Se escolhermos essa definição de envelhecimento, temos que dizer que, se a probabilidade de morte não aumentar, a espécie não envelhece. Continuando a tendência, embora isso pareça estranho, podemos dizer que, se a probabilidade de morte diminui com a idade, a espécie envelhece pelo contrário, o que é chamado de "decrepitude negativa".

Há outra medida objetiva do envelhecimento - menor fertilidade. Assim como a mortalidade é determinada pela probabilidade de morte, a fertilidade é determinada pela probabilidade de reprodução. Os homens perdem gradualmente a fertilidade com a idade. Nas mulheres, isso acontece mais rápido e cai para zero no momento da menopausa. Mas outras espécies têm outros padrões e gráficos. Para alguns, a fertilidade cresce a maior parte de suas vidas - outra versão da "decrepitude negativa".

Por exemplo, a tartaruga Blanding, vivendo no meio-oeste americano, envelhece gradualmente por várias décadas e não cresce, mas ao mesmo tempo aumenta a fertilidade. Obviamente, seu risco de morte diminui com a idade. Do ponto de vista evolutivo, a perda de fertilidade é uma característica importante. Do ponto de vista da seleção natural, após a perda de fertilidade, você já se importa com a sua morte.

É natural para nós classificar diferentes espécies de acordo com a expectativa de vida, empilhar insetos que vivem um dia e separá-los das árvores e baleias que vivem centenas de anos. Mas a maioria dessas diferenças pode ser atribuída ao tamanho. Tudo, desde o crescimento e a fertilidade até o envelhecimento, deve ser mais lento nos hipopótamos, com um metabolismo lento e toneladas de carne. Portanto, ficamos mais impressionados com uma abelha que vive 20 anos do que com um alce que vive com 20 anos.

Mas e se você parar de olhar para a expectativa de vida e comparar diferentes espécies com base na forma, e não na duração de sua vida útil? A vida deles é longa ou curta - nós a exibiremos em uma escala para comparação. Não pergunte quanto eles vivem, pergunte se a população está morrendo gradualmente ou se muitos deles morrem na infância e, em seguida, a mortalidade é reduzida ou todas as mortes ocorrem perto do final do ciclo de vida. O cronograma publicado no trabalho da revista Nature para 2014 é exatamente como ele é construído e mostra muito claramente a gama de engenhosidade da natureza. Todas as combinações possíveis são apresentadas, com envelhecimento rápido, sem envelhecimento, com envelhecimento reverso e, ao mesmo tempo, podem ser combinadas com ciclos de vida de uma semana, ano ou século. Além disso, a vizinhança nos gráficos é completamente inesperada. Por exemplo, na parte superior do gráfico,com uma pequena taxa de mortalidade, que subitamente se aproxima do fim da vida, existem pessoas, nematóides e peixes tropicais. Em termos de padrões de envelhecimento, as pessoas são mais parecidas com nematóides do que com chimpanzés.

– , – .
; ; ;
; ; ;
; -; -;

Os gráficos mostram a variedade de maneiras que animais e plantas envelhecem na natureza. A linha leve e inclinada para baixo é a curva de sobrevivência e a curva em negrito abaixo dela é a fertilidade. Uma inclinação descendente na curva de sobrevivência significa que, com o tempo, menos espécies são deixadas vivas. Os gráficos são construídos de forma que uma linha reta descendo a diagonal seja neutra - ou seja, significa que não há envelhecimento. Linhas com uma corcova acima da diagonal significam envelhecimento normal e linhas com uma deflexão na parte inferior indicam envelhecimento reverso ou "decrepitude negativa". Por exemplo, a fila de pessoas permanece plana por um longo tempo e depois cai rapidamente. Isso significa que muitas pessoas vivem por muito tempo e, em seguida, suas mortes são agrupadas com idades entre 80 e 90 anos (estatísticas tiradas do Japão moderno).

Mas em animais e plantas nas duas fileiras mais baixas, a mortalidade é mais uniforme. Em tartarugas e carvalhos, as curvas têm uma curva inversa. Isso significa que, na velhice, eles morrem com menos frequência do que na juventude - isso é o envelhecimento reverso.

Linha ousada, fertilidade, bastante compreensível. A fertilidade pode aumentar com o crescimento de um animal ou planta, ou diminuir com a idade reprodutiva - por exemplo, na menopausa. Observe que os animais da linha superior perdem a fertilidade muito antes da morte. Este é um paradoxo evolutivo.

Neste diagrama, se a curva de sobrevivência parecer uma diagonal reta, significa ausência de envelhecimento - por exemplo, como hidra e caranguejo eremita. Hydra é uma espécie de água-viva de água doce com vários milímetros de comprimento e é encontrada em lagoas. Todos os animais da linha superior mostram "envelhecimento real" - a probabilidade de morte aumenta com a idade. As próximas duas linhas mostram plantas e animais que não envelhecem, ou vice-versa. Quanto mais velhos, menor o risco de morte. Isso é verdade para a maioria das árvores e tartarugas, assim como para ostras e tubarões (que não são representados aqui).

A curva em negrito abaixo é a fertilidade. Os animais da linha superior terminam a reprodução muito antes da morte. Isso nos leva ao paradoxo da evolução para os darwinistas ortodoxos: se o único objetivo da seleção natural é maximizar a reprodução, por que a evolução permitiu que a reprodução caísse a zero com tantos indivíduos sobreviventes? Um aumento nas curvas de fertilidade significa um aumento na reprodução com a idade, que é outro exemplo de decrepitude negativa. Quando uma árvore cresce a cada ano, não é de surpreender que produza mais sementes. Dioscorea Pyrenees - uma videira que cresce em penhascos rochosos nos Pirinéus. Se isso não a incomoda, ela vive pelo menos 300 anos, sem sinais de envelhecimento. Ao mesmo tempo, sua fertilidade nos primeiros 20 anos é quase zero.

O significado dos gráficos é que a natureza pode fazer qualquer coisa com o envelhecimento. Qualquer linha do tempo, qualquer forma é possível, e cada espécie, à sua maneira, adaptada ao ambiente ecológico. Não há restrições.

Envelhecimento instantâneo

Você pode envelhecer até a morte rápida e repentinamente, no final do ciclo reprodutivo. A morte súbita após a reprodução é frequentemente encontrada na natureza em organismos diferentes, como efemérides, polvos, salmões, sem mencionar milhares de plantas que florescem uma vez por ano. Os biólogos chamam isso de "semiparidade", do latim "um nascimento".

As causas de morte de organismos semieparados são extremamente variadas. Os polvos param de comer. Os machos do louva-a-deus se sacrificam pela reprodução, indo às fêmeas para um lanche. Salmão destrói seu corpo, liberando esteróides.

Quando o salmão adulto chega à área de desova, seu metabolismo já está em um estágio pré-colapso. As glândulas supra-renais produzem esteróides (glicocorticosteróides), levando ao envelhecimento acelerado, quase instantâneo. Eles param de comer. Os esteróides levam ao colapso do sistema imunológico, seus corpos são cobertos por um fungo. A atrofia dos rins e as células vizinhas aumentam. O sistema de circulação também sofre. As artérias são danificadas de maneira semelhante à doença cardíaca humana. A natação a montante é muito difícil, mas seus corpos não são danificados pelo estresse mecânico. Por isso, a cascata de mudanças bioquímicas que ocorre imediatamente após a reprodução é responsável.

Alguns organismos são geneticamente programados para parar de comer após a reprodução e morrem de fome; é mais rápido e mais confiável que o envelhecimento normal. Mayfly não têm boca ou sistema digestivo. Os elefantes mastigam tantas folhas e galhos em suas vidas que desgastam seis conjuntos de dentes. Mas quando o sexto set termina, o novo não cresce e os paquidermes morrem de fome.

Longevidade

Em 2014, a fotógrafa Rachel Sasman publicou um álbum de fotografias com antiguidades intitulado "Os seres mais antigos do mundo". Tudo isso são plantas. Uma razão para isso é que as plantas não precisam se preocupar com os músculos das pernas fortes o suficiente para caminhar. Estando apegados a um território, eles podem crescer e se tornar mais fortes, tornar-se mais velhos e mais férteis que qualquer animal e colher os benefícios da idade.

As plantas têm outro segredo para a longevidade. Nos estágios iniciais da vida de um animal, a linha germinativa das células é separada do resto do corpo, ou soma. Somente a linha germinativa precisa ser mantida intacta para que se transforme na próxima geração. O corpo pode se dar ao luxo de não lidar com as células do soma de maneira tão ordenada e economizar em sua reprodução. Mas as plantas têm um sistema diferente. Soma e linhagem germinativa não são separadas. As plantas também têm células-tronco, e suas células são responsáveis não apenas pelo crescimento das plantas, mas também pelas sementes e pólen, que se tornarão a próxima geração. Em uma árvore, as células-tronco estão localizadas em uma fina camada sob a casca, o meristema. Ele se espalha para todos os galhos e nós, e as folhas crescem a partir dele, assim como brotos e sementes. Algumas árvores de ginkgo não florescentes que se originaram no período do Permiano, 270 milhões de anos atrás,o meristema pode ter um milhão de anos.

Mas a maioria das árvores tem uma certa idade, após a qual a mortalidade aumenta a cada ano. Os brotos das hastes começam a crescer diretamente do tronco, enquanto o crescimento dos galhos diminui. Há sinais de que as árvores se tornam mais vulneráveis a fungos e doenças com a idade, mas geralmente são arruinadas pelo estresse mecânico excessivo. A própria possibilidade de crescimento contínuo, dando a eles a propriedade de “envelhecimento reverso”, leva ao final ao declínio.

Envelhecimento vice-versa

O medróide Turritopsis nutricula não volta ao jardim de infância aos 65 anos, mas em 2010 ele recebeu seus 15 minutos de fama quando foi chamado de “água-viva imortal” em revistas científicas. A Turritopsis adulta tem um truque complicado: ao gerar pólipos, ele volta a um pólipo e começa a vida de novo. Isso se deve à transformação das células adultas de volta em células-tronco, que vão contra a direção usual de desenvolvimento, de células-tronco para células especializadas. Ele está dirigindo de volta por uma rua de desenvolvimento de mão única. As manchetes escreveram sobre Turritopsis como o "botão de Benjamin do mar".

Os besouros que comem pele (Trogoderma glabrum) realizam um truque semelhante, mas apenas quando estão passando fome. Desenvolvendo-se nas carcaças de animais na floresta, eles passam por seis estágios diferentes de larvas. A princípio, parecem minhocas, depois centopéias, depois um strider aquático para completar o desenvolvimento na forma de besouros de seis patas. Um par de entomologistas da Universidade de Wisconsin, em 1972, isolou larvas de besouros no sexto estágio de desenvolvimento (quando estavam prontos para se tornar adultos) em frascos de teste e descobriu que, sem comida, retornavam ao quinto estágio. E, se passarem fome por muitos dias, diminuirão e voltarão mais através dos estágios até se transformarem em larvas, como se tivessem acabado de nascer. Se você retomar a alimentação, eles avançam nos estágios de desenvolvimento e se tornam adultos, mantendo uma expectativa de vida normal.Eles são capazes de repetir esse ciclo repetidamente, quando os cientistas os alimentam até o sexto estágio e depois os passam fome, para que voltem ao primeiro. Assim, uma expectativa de vida típica de oito semanas se estende por dois anos.

As hidras são invertebrados com simetria radial, cada uma com uma boca perseguida, cercada por tentáculos que crescem se cortados - exatamente como o monstro de muitas cabeças da mitologia grega, em cuja honra foram nomeados. Eles foram observados em intervalos de até 4 anos seguidos, começando com amostras de diferentes idades capturadas na natureza e, com o tempo, não morrem e não se tornam mais vulneráveis a predadores ou doenças. No corpo humano, células especiais, como sangue, pele e células do estômago, morrem e crescem novamente. Na hidra, todo o corpo é organizado dessa maneira, ele se regenera a partir do tronco das células-tronco a cada poucos dias. Algumas células morrem, outras, atingindo um certo tamanho, se transformam em clones de hidra que brotam de seu corpo. Este é um método antigo de reprodução, lidar sem sexo.Para a hidra, o sexo é opcional - ela raramente lida com isso.

Um artigo recente afirma que a hidra está envelhecendo e isso pode ser visto por uma diminuição na velocidade de clonagem. O autor acredita que talvez os clones herdam a idade dos pais. Foi levantada a hipótese de que apenas a reprodução sexual redefine as horas do envelhecimento. Nesse caso, o envelhecimento da hidra é um retorno aos protistas, micróbios hereditários mais complexos que as bactérias. Alguns deles têm um tempo de vida limitado, porque podem compartilhar um número limitado de vezes, após o que ficam sem gasolina reprodutiva - a menos que sejam reiniciados pela troca de genes (versão do sexo para protistas), que reinicia o relógio. A ameba e os micróbios do gênero Paramecium são exemplos de um protista unicelular com uma longa vida útil, nos tempos antigos, dando origem a mais de 100.000 espécies - algas, lesmas, ciliados e outros organismos,não pertencer aos reinos de animais, fungos, plantas e bactérias.

Desligue o envelhecimento

As abelhas rainhas e as abelhas operárias têm os mesmos genes, mas vida útil diferente. Nas rainhas, a geléia real desativa o envelhecimento. Quando a nova colméia começa, a enfermeira-abelha escolhe - até onde podemos julgar, por acaso - uma larva, que receberá a dieta real líquida. Uma certa ambrósia química fisiologicamente ativa na geléia real muda a abelha da sorte para um modo de crescimento e se transforma em uma rainha, não uma abelha que trabalha. O leite dá à rainha glândulas sexuais super desenvolvidas, e é por isso que ela assume um tamanho e forma característicos. A rainha faz um voo no início de sua carreira, durante o qual ela pode acasalar com uma dúzia de drones diferentes e armazenar seus espermatozóides por anos.

Sob o peso dos ovos, a rainha adulta não pode mais voar e se torna uma máquina de reprodução. Ela põe 2.000 ovos por dia, mais do que seu próprio peso. Obviamente, essa máquina exige um séquito de trabalhadores que a servem para alimentar, remover resíduos e transmitir feromônios (sinais químicos) para o resto dos habitantes da colméia.

As abelhas operárias vivem por várias semanas e morrem de velhice. E eles não se desgastam apenas pelas partes danificadas do corpo que se decompõem no mundo cruel em que vivem. Sua sobrevivência segue uma forma matemática familiar, a curva de Gompertz - um gráfico característico de sobrevivência típico de humanos e outros animais, indicando o envelhecimento. Mas as abelhas rainhas, embora seus genes sejam idênticos às operárias, não apresentam sintomas de envelhecimento. Eles podem viver por anos e, às vezes, em colmeias estáveis e por décadas. São milagres sem idade. A rainha morre quando fica sem esperma de um voo de casamento. Ela pode continuar a pôr ovos, mas eles não serão fertilizados e apenas drones sem ferrão podem crescer a partir deles. Os mesmos trabalhadores que serviram a rainha a mataram, cercaram e restringiram até a morte.

Expectativa de vida após o período reprodutivo

Por que a menopausa existe? Preocupamo-nos com famílias jovens e grandes, e nossa devoção não termina depois que os filhos crescem e se tornam pais. Portanto, a explicação usual da vida que continua após a fertilidade é chamada de "hipótese da avó". As mulheres têm um interesse genético em criar netos saudáveis. Talvez aos 60 anos de idade eles possam dar mais valor à sua herança genética cuidando dos netos do que dando à luz aos seus filhos. A hipótese parece razoável, pelo menos para as pessoas, mas os pesquisadores demográficos descobriram que com números em suas mãos é muito difícil confirmar.

Baleias e elefantes também experimentam sua fertilidade. Eles também são animais sociais. Talvez para os netos eles sejam mais importantes do que pensamos. Mas existem outros animais que vivem depois que sua fertilidade se esgota. Guppies, pulgas de água, nematóides, rotíferos, em comparação com os quais qualquer pai ocioso se parece com Mary Poppins. Eles põem seus ovos - e é isso. E eles não levantam uma asa (ou barbatana) para cuidar de animais jovens, e mais ainda sobre netos. E, no entanto, a moderna teoria da evolução sugere que nenhuma seleção natural os faz viver, então eles devem morrer.

Em 2011, Charles Goodnight e eu descobrimos como a evolução poderia levar ao surgimento da vida após a reprodução. É improvável que a ideia em si soe, mas corresponde aos números. O antigo segmento aposentado da população é necessário para manter a estabilidade da população nos ciclos de abundância e fome. Nos bons tempos, eles comem excesso de alimentos e impedem que a população cresça demais. Quando não há comida suficiente, eles morrem primeiro.

Os tipos de envelhecimento na natureza são tão diversos quanto possível, o que sugere que a natureza pode opcionalmente ativar e desativar o envelhecimento. Portanto, podemos ser perdoados pelo fato de sermos muito céticos em relação às teorias sobre a necessidade do envelhecimento. Qualquer que seja a teoria do envelhecimento que tenhamos, ela precisa ser flexível, diversificada e não rejeitar exceções.

Josh Mitteldorf é um teórico biológico, Ph.D. na Universidade da Pensilvânia. Ele tem seu próprio site, AgingAdvice.org, e mantém uma coluna no blog ScienceBlog.com. Realiza aulas de campo no MIT, Harvard e Berkeley.

Dorion Sagan - um escritor famoso, filósofo da ecologia, teórico. Seus artigos foram publicados em publicações como História Natural, Smithsonian, Wired, New Scientist e The New York Times.