Найдено объяснение механизмам смерти и старения

Победа над старением — давняя мечта человека. Однако у ученых, несмотря на многочисленные исследования, до сих пор нет полного понимания, почему с возрастом функции организма постепенно нарушаются, а органы выходят из строя.

Одно из самых важных открытий в области биологии старения человека было сделано более 50 лет назад. В 1961 году профессор анатомии Калифорнийского университета Леонард Хейфлик обнаружил, что клетки человека умирают примерно после 50 делений, а по мере приближения к этой точке демонстрируют признаки старения. Это явление связали с укорочением теломер — концевых участков хромосом, которые защищают жизненно важную часть ДНК от повреждений. Когда теломеры полностью исчезают, клетка запускает механизм самоуничтожения.

Хотя некоторые активисты борьбы со старением до сих пор считают укорочение теломер основной причиной медленного угасания функций организма и последующей смерти, учеными были предложены и другие теории. Например, постепенное накопление мутаций в ДНК, эволюционное программирование или влияние свободных радикалов. Несмотря на то что с открытия предела Хейфлика прошло почти полвека, до сих пор нет полного понимания, что именно заставляет живые организмы стареть.

Геронтолог Бретт Ауксбургер (Brett Augsburger) из Обернского университета в США разработал новый подход для выяснения причин старения. В своей статье, препринт которой опубликован в репозитории bioRxiv.org, он предположил, что ключом к решению проблемы может быть неравновесная термодинамика, которая описывает системы, не находящиеся в состоянии термодинамического равновесия. По мнению ученого, продолжительность жизни зависит от скорости разрушения биологических молекул и неизбежной потери информации. Становится понятным, почему победа над старением невозможна в ближайшем будущем: фундаментальные физические законы делают износ организма неизбежным.

Новый подход объясняет некоторые парадоксы, возникающие в рамках других моделей старения, а также раскрывает фундаментальные недостатки в теории одноразовой сомы, которая была предложена в 1977 году английским биологом Томасом Кирквудом (Thomas Kirkwood).

Теория одноразовой сомы исходит из того, что организм должен располагать определенным количеством энергии для поддержания метаболизма, размножения, восстановления и других функций. Так как количество еды всегда ограничено, приходится идти на компромисс. Поскольку механизмы, отвечающие за регенерацию, не получают энергию в достаточном количестве, тело начинает стареть. Некоторые специалисты считают, что лимитирующим ресурсом является время, а вовсе не энергия. Согласно этой точке зрения, для каждого организма существует оптимальная продолжительность беременности, когда потомство будет наиболее жизнеспособным. Однако она ограничивает время, которое можно посвятить росту и развитию. Таким образом, скорость развития и период беременности оказываются под влиянием естественного отбора. Ускорение беременности ограничивает время, отведенное на ремонт клеточных повреждений. Это, в свою очередь, приводит к накоплению дефектов и уменьшению продолжительности жизни по сравнению с организмами с длительным сроком вынашивания плода.