Stárnutí není nevyhnutelnou skutečností života - mnoho zvířat již našlo způsob, jak oddálit okamžik smrti. Jejich tipy nám mohou pomoci všichni si užívat dlouhý a zdravý život. Například minimálně až dvě stě let. Dokážete si to představit? Jsem.
Pouhých 30 let po zveřejnění Moby Dicka se skupina aljašských velrybářů pokusila udržet na uzdě svého oceánského obra. Jejich cílem byl mužský velrybí bowhead, druhý největší savec na Zemi.
Tento druh je známý svou úžasnou dlouhověkostí: podle inuitského folklóru žijí tyto velryby „dva lidské životy“a díky své nesmírné síle jsou také osvobozeny od harpun.
Tito velrybáři byli vyzbrojeni nejnovějšími technologiemi, zejména „kopí bombou“, která při nárazu exploduje a prorazí silnou vrstvu velrybího oleje. To však nestačilo na porážku velryby. Tři úlomky kopí ho zasáhly do boku, ale - jako Moby Dick - se uvolnil a odešel jen s povrchními ranami.
Velryba putovala nezachycena dalších 120 let, až do roku 2007, kdy ho skupina velrybářů konečně chytila. Dokonce našla fragmenty kopí, které zůstalo ve velrybím oleji.
Podle různých odhadů se tyto velryby dožívají nejméně 150 let a možná až 210 let. Kromě mírně vrásčité kůže, přebytečného tuku a jizev po bitvách vykazují velryby překvapivě málo škodlivých účinků z dlouhého života. Což je zase velmi zajímavé pro lékaře studující stárnutí.
"Žijí mnohem déle než lidé, ale žijí ve volné přírodě, aniž by šli k lékaři nebo si užívali výhod lidské společnosti," říká João Pedro de Magalhaes z University of Liverpool. „Musí tedy být přirozeně chráněni před nemocemi stáří.“
Propagační video:
Studiem těchto velryb a dalších extrémně dlouhověkých tvorů de Magalhaes a kolegové doufají, že najdeme nové léky, které podobně zpomalí rozpad lidského těla a oddálí smrt.
"Stárnutí je záhadou, víme relativně málo o biologických procesech s ním spojených a zůstává hlavní příčinou utrpení a smrti v moderním světě," říká de Magalhaes. „Pokud bychom to dokázali na malou chvíli odložit, byl by to pro člověka bezprecedentní zázrak.“
Vadim Gladyshev z Harvardské univerzity s ním souhlasí. "Jedná se o zásadní biologický problém, protože většina chronických lidských onemocnění pochází ze stárnutí." Organizace biomedicínské vědy se zaměřuje na konkrétní nemoci, jako je rakovina, Alzheimerova choroba nebo cukrovka, “říká. „Ale pokud odložíte stárnutí, můžete odložit i všechna s ním spojená onemocnění.“
Se stárnutím souvisí celá řada faktorů. Za prvé, životní prostředí: nikdo nemůže žít v bublině, takže naše DNA a další molekulární inženýrství je pomalu poškozováno škodlivými chemikáliemi nebo zářením. Ačkoli naše buňky mají nástroje na opravu, nakonec se destrukce stane příliš rozsáhlou, vede k mutacím a buňky rostou do nádorů.
Mohli bychom také vyřešit problémy s vlastním metabolismem: stejně jako je třeba pravidelně čistit kamna, i naše buňky vytvářejí při spalování energie spoustu odpadu. Odpad se časem hromadí a může narušit důležité biologické procesy. "Množství poškození se hromadí a tělo se s ním nedokáže vyrovnat," říká Gladyshev.
Nakonec se tělo potýká s problémy regenerace orgánů: každý chromozom má na koncích nazývaných telomery svazek DNA, který se chová jako plastové špičky na tkaničkách, aby se zabránilo jejich šíření.
Telomer se zkracuje pokaždé, když se buňka rozdělí, až nakonec bude tak krátká, že buňka selže nebo zemře. S tímto výsledkem se stáváme zranitelnými vůči různým chorobám.
Zvěřina Metuzaléma
Vše nasvědčuje tomu, že nás nějaká přesvědčivá síla tlačí k smrti - ale několik důkazů naznačuje, že existují brzdy, které mohou tento proces zpomalit. Například běžné diabetické léčivo, metformin, může u myší mírně zpomalit stárnutí.
A jednoduchá změna v jednom genu zapojeném do buněčného metabolismu u annelidů může výrazně prodloužit jeho životnost; a i když je nepravděpodobné, že by stejné změny pomohly složitějším organismům, všechno toto naznačuje, že stárnutí je docela zvládnutelné. "Stárnutí je překvapivě flexibilní a zvládnutelné," říká de Magalhaes.
Vědci jako Magalhaes a Gladyshev hledají další kandidáty a používají jako vůdce skutečného mafusaili (Metuzalém je nejdelší biblickou postavou).
U samotných savců je průměrná délka života velmi odlišná, od rejsků, které se dožívají nejdéle šesti měsíců, až po velryby bowhead, které se dožívají více než dvou set let. Z nějakého důvodu přirozený výběr přiměl určitá stvoření k vývoji vlastních elixírů života.
"Metformin trochu prodlužuje životnost myší, ale když se podíváte na různá stvoření, schopnost přirozeného výběru prodloužit jejich životnost je mnohem silnější," říká de Magalhaes. „S největší pravděpodobností vyvinou další mechanismy prodlužující život, odolné proti rakovině a dalším nemocem souvisejícím s věkem.“
A každý z nich může zlepšit naši medicínu. Nebo, jak poznamenává Gladyshev, „příroda neustále mění délku života, jedinou otázkou je, jak to dělá. Můžeme se nechat vést tímto mechanikem, a tím prodloužit životnost lidí? “
Nejzajímavější stvoření patří mezi speciální sté výročí; konkrétní druhy mohou přežít, zdá se, i nejbližší příbuzní. A nejsou vždy tak majestátní jako velryba bowhead.
Nahá krysa s vrásčitou a bezsrstou pokožkou vůbec nevypadá jako dítě na plakátu na podporu zdraví - ale dožívá se až 30 let, což je mnohem více než 2–3 roky, které si běžné myši mohou dovolit.
Nahá krysa krtka je navíc extrémně rezistentní na rakovinu - u tisíců jednotlivých krys krtka studovaných v laboratořích nebyl identifikován jediný případ rakoviny. I když se koupali v silných karcinogenech, zůstali imunní vůči rakovině.
To lze částečně vysvětlit skutečností, že jejich buňky přestanou růst, když se stanou příliš hustými - tento mechanismus zastaví množení nádorů a vezme růst pod kontrolu. A zdá se, že pochází z obzvláště „těžké“verze chemické látky známé jako kyselina hyaluronová.
Tato molekula je součástí lešení, které obklopuje klec, a mohla se zpočátku podílet na vývoji pružnosti kůže nahého krtka, aby se jí snáze protáhlo těsnými nory.
Dnes se jeví jako součást signalizačního systému, který zastavuje nekontrolovatelné množení buněk. Jinými slovy, i když mutace umožňuje vznik nádoru, hyaluron zastaví jeho další vývoj.
Gladyshev také studoval Brandtovu netopýr, malé stvoření, které žije více než 40 let, přestože váží o něco více než kostka rafinovaného cukru. "Vzhledem k jeho velikosti se jedná o nejextrémnější případ," říká Gladyshev.
Našel neobvyklé mutace kolem receptorů u myší, které zprostředkovávají růst hormonů a růstový faktor podobný inzulínu - změny, které by nás mohly vést k přemýšlení o tom, jak kontrolovat metabolismus u zvířat, což omezuje poškození, které obvykle přichází s věkem.
Zachytí rekordní velryba takové náznaky? Obrovská velikost velryby - 20 metrů na délku a až stovky tun na váze - vytváří jedinečné problémy, které zajímají biologové jako Magalhaes a Gladyshev. Pokud by například jeho buňky spalovaly energii stejnou rychlostí jako buňky myší, přebytečné teplo by vařilo okolní vodu, takže vývoj způsobil pomalý metabolismus a nízkou tělesnou teplotu velryby.
Takové obrovské tělo vás také vystavuje obrovskému riziku rakoviny díky jednoduché matematice: čím více buněk máte, tím vyšší je šance, že se u vás vyvinou škodlivé mutace. (Ve skutečnosti jedna studie dokonce zjistila, že u vysokých lidí je z tohoto důvodu o něco vyšší pravděpodobnost vzniku rakoviny než u krátkých lidí.)
A problém se zhoršuje, pokud žijete déle, prožíváte „více buněčného dělení, takže šance na rakovinu dramaticky stoupají,“říká Leonard Nanni z Kalifornské univerzity v Riverside, který studuje vývoj rakoviny.
Nesmrtelná zoo
Mohou nějaká stvoření žít věčně?
Bowhead velryba může žít déle než dvě století, což je nejstarší savec. Jak je to ale ve srovnání s jinými druhy organismů? Studie semen borovice štětinaté, která žije až 4700 let, neodhalila žádné specifické buněčné mutace, které by se mohly vyvinout v průběhu času.
Koloniální zvířata, jako jsou korály, mohou žít více než 4000 let. Jednotlivé polypy však nevydrží déle než několik let.
Důlní škeble je považován za nejstarší osamělé zvíře. Tato oceánská dlouhá játra měla 507 let, když ji biologové v roce 2006 získali z pobřežních vod poblíž Islandu.
Na základě míry vývoje rakoviny u člověka by měly být všechny velké velryby pokryty nádory před narozením - ale nadále žijí a žijí. Tato skutečnost je známá jako „Peto paradox“a naznačuje, že velryby, stejně jako holé krysy, mají v rukávech mazané evoluční triky, aby zvládly škodlivé mutace.
Pokud je dáte do kontextu jiných zvířat, budou opravdu žít dlouho. Musí mít určité mechanismy potlačující růst nádorů, které nemáme.
Právě tyto mechanismy a ještě mnohem více se Magalhaes snaží najít nahlédnutím do genomu velryby. Zpočátku se pokusil experimentovat s látkou. A nakonec našel tým, který se již spojil s lovci Inuitů.
Chcete-li zachovat své tradice, domorodé komunity v Arktidě každoročně zachycují a zabíjejí omezený počet velryb. Ačkoli byli lovci původně podezřelí z cizinců, nakonec souhlasili, že pomohou vědcům odebrat část tkáně z kořisti.
I po shromáždění materiálu čelila skupina mimořádné výzvě genetického sekvenování. Vzhledem k naprostému objemu dat byl úkol podobný krájení stovek nebo tisíců kopií Moby Dicks a následnému uspořádání jednotlivých sekvencí ve smysluplném pořadí.
Výsledkem byla řada zjištění, která by mohla připravit půdu pro budoucí medicínu. Vědci viděli zvláštní zájem o změny v genu zvaném ERCC1. Tento gen je známý pro kódování molekulárních nástrojů, které mohou opravit malé části poškozeného genomu. Vypadá to, že jedna mutace u velryb bowhead zašla o krok dále a může bránit hromadění škodlivých mutací, které způsobují rakovinu.
Vědci také objevili změny v genu PCNA, který se podílí na buněčné proliferaci. Kóduje protein, který funguje jako druh svorky, která spojuje molekulární stroje, které spouštějí replikaci DNA. Bowheadské velryby duplikovaly oblasti s tímto genem a zdá se, že jejich mutace pomáhají interagovat s jinými částmi nástroje pro opravu DNA.
Vědci navrhli, že tato jediná změna může vyvolat růst buněk bez poškození, které v průběhu let přichází. Vzhledem k dalším důležitým úpravám by to mohlo pomoci velrybám snížit buněčný stres, což by zase mohlo vést k dlouhému životu savců.
Znamení dlouhověkosti
Gladyshev za Atlantikem na Harvardu nedávno provedl vlastní studii „transkriptomu“velryb grónských; nejen studiem genů, ale také studiem jejich aktivity. Pokud zjistíte, že určité geny jsou obzvláště aktivní, víte, že mohou také hrát důležitou roli při stárnutí. Vědec našel stejné typy změn v systému signalizace inzulínu, které si všiml u Brandtových netopýrů.
"Možná se takto mění metabolické nastavení buněk, které nějakým způsobem přežily." Tato zjištění však vyžadují pečlivou analýzu. “Výsledky vedou podle vědce k „znamení dlouhověkosti“, a proto je lze použít v dalším výzkumu.
Tato zjištění upoutala pozornost klíčových osobností v medicíně. Francis Collins, ředitel amerického Národního institutu zdraví, byl ohromen, když napsal, že práce Gladysheva nás přivádí „přímo na práh nových objevů o zdravém a dlouhém životě“.
Za touto hranicí můžeme objevit mnoho možných způsobů, jak zlepšit naši léčbu. Gladyshev tvrdí, že bychom mohli zjistit, zda nějaký druh stravy nebo cvičení může pomoci našim tělům vyvinout životnost podobnou velrybám.
Někteří například tvrdí, že půst neboli „omezení kalorií“zpomaluje proces stárnutí a bylo by zajímavé porovnat metabolické změny a zjistit, zda se podobají těm, které velrybám umožňují tak dlouho žít. V tomto smyslu by velryby bowhead mohly být našimi průvodci dlouhým a šťastným životem.
Kromě toho by nás tato dlouhověká stvoření mohla inspirovat k radikálnější léčbě. Prvním krokem, jak říká de Magalhaes, bude růst lidské tkáně s mutacemi pozorovanými u velryb bowheadů, Brandtova netopýra a nahé krysy.
"Pokud změníme lidské proteiny tak, aby se podobaly zvířatům, můžeme vidět změny v DNA," říká. „A rád bych vzal geny velryb bowheadů a dal je do myší, abych zjistil, jestli žijí déle.“
Po těchto počátečních testech bude další překážkou najít způsob, jak vytvořit stejné změny v extrémně složitém lidském těle, možná s léky, které napodobují genetické účinky.
V některých případech mohou být organismy, jako jsou kvasinky, geneticky modifikovány tak, aby rostly proteiny, které jsou předmětem zájmu, ve velkých kádích, které se samy očistí pro lidské použití, nebo lze nalézt léky, které tyto účinky napodobují.
V budoucnu nám genová terapie může dokonce umožnit opravit DNA živých lidí; mohli bychom si vypůjčit genetické mutace od velryb bowheadů, které produkují miliony let. Vzhledem k nedávnému pokroku v genové terapii „není důvod si myslet, že je to nemožné“.
To nejtěžší je samozřejmě před námi. I když jsme z evolučního hlediska relativně úzce spřízněni, to, co funguje pro velrybu nebo nahého krtka, může pro lidské tělo fungovat omezeně nebo vůbec.
"Vždy můžete najít různé způsoby, jak různé organismy potlačují rakovinu - ale zda budou terapeuticky užitečné, nemůžete předem vědět," říká Nanni.
Přirozená reakce na rakovinu byla vyvinuta „šťastným procesem“, kdy jedinečné řešení vycházelo z jedinečných okolností každého jednotlivého organismu. S tím vším vítá nový přístup k hledání řešení v přírodě.
„Myslím, že biologové pro rakovinu začínají chápat, že začlenění evolučních myšlenek bude plodné.“
De Magalhaes a Gladyshev si nedělají iluze o složitosti cesty - ale neztrácejí naději. "Historie je plná tvrzení odborníků, kteří si mysleli, že některé věci jsou nemožné a nakonec se mýlili," říká de Magalhaes.
Vzpomeňte si na stav medicíny před 120 lety, kdy některé z dnešních velryb bowheadů byly ještě děti. Tehdy byly život ohrožující infekce běžné. Dnes se k jejich úspěšné léčbě používají antibiotika.
Nakonec de Magalhaes vidí stárnutí jako nejvyšší nemoc - nemoc, kterou lze vyléčit sama.
"Nejen že prodlužujeme zchátrání," říká. "Chceme, aby 70leté děti měly zdraví 50letých - to je cíl."
Snad se v roce 2120 podíváme zpět, přemýšlíme o prvních krocích k dosažení tohoto cíle.