Breaking
Naslovnica Tech/Sci Znanost

Tri su ograničenja zbog kojih ljudi ne žive puno dulje od 100 godina

U svjetlu najnovijih prodora učinjenih u znanosti 21. stoljeća nijedan od ova tri problema više se ne čini sasvim nerješivim
18. rujna 2019. u 11:07 3 komentara 5584 prikaza
organizam
Foto: Getty Images
Pogledajte galeriju 1/3

Postoje i dva posebna dodatna mehanizma povezana s nakupljanjem mutacija u genskoj uputi koje treba posebno objasniti. Život je počeo u oceanima i morima, tj. u anaerobnim uvjetima, bez kisika. Međutim, pretvaranje hrane u energiju za održavanje organizma vrlo je neefikasno u nedostatku kisika i procesa oksidacije.

IGOR RUDAN Zašto organizam, nakon što se u cijelosti razvije, ne nastavi jednostavno postojati vječno?

U nekom trenutku neke su bakterije morale izaći iz oceana na kopno i tamo su postale aerobne, tj. evolucijom su naučile kako koristiti kisik za dobivanje energije. Time je efikasnost pretvaranja njihove hrane u energiju umnogostručena, bio je to vrlo poželjan evolucijski skok. Vremenom, neka je anaerobna ameba ispuzala iz mora i fagocitirala, tj. progutala aerobnu bakteriju. Nastala je vrlo zanimljiva simbioza, jer ameba je postala aerobna zahvaljujući toj progutanoj bakteriji, koristeći je za dobivanje energije, ali zadržavajući pritom i svoje anaerobne mehanizme. Ova je progutana bakterija tako postala prvi mitohondrij, a iz ove se neobične simbioze razvio sav daljnji aerobni život na kopnu, uključujući i ljude. Svi mi zbog toga razmišljamo o kisiku kao o nečem silno važnom za život i svakako vrlo korisnom.

Stabilizacija mitohondrija

Međutim, zaboravljamo pritom da je kisik vrlo opasan i eksplozivan plin. On će svaku bananu koju ostavimo predugo u posudi na kuhinjskom stolu učiniti tamnom, a svaki spomenik na otvorenim trgovima s vremenom učiniti zelenim. Njega je potrebno vrlo pažljivo tretirati nakon unosa u organizam pa ga stoga vezuje samo jedan protein, hemoglobin u crvenim krvnim zrncima. To su jedine stanice u organizmu koje uopće nemaju jezgru, a vjerojatno i s dobrim razlogom: kisikovi slobodni radikali, naime, bombardiraju jezgru stanice i dovode u njoj do mutacija. Hemoglobin predaje kisik stanicama, a one ga odmah otpremaju u mitohondrij, koji ima svoju membranu, kao i svoju vlastitu molekulu DNK, onu iz pradavne progutane bakterije.

Problem je što kisik u mitohondriju uništava taj mitohondrij iznutra, kao i njegovu DNK molekulu. Kada se mitohondrij raspadne uništen kisikom, slobodni kisikovi radikali bombardiraju jezgru stanice te u njoj izazivaju mutacije koje se svakim našim udisajem sve više nakupljaju. Stoga mi samim svojim disanjem sve više starimo. Ali u svemu tome još gore prolazi DNK mitohondrija, te je moguće da pri svim daljnjim diobama stanice naši mitohondriji sve slabije funkcioniraju. Stoga, u usporedbi s mladom dobi, u starosti imamo sve manje i manje energije, a unos hrane koji je nekad bio normalan počinje dovoditi do debljanja. Trebalo bi nekako stabilizirati membranu mitohondrija, kako kisik ne bi mogao izlaziti i oštećivati DNK jezgre. No, trebalo bi i pronaći način na koji stalno popravljati mutacije u mitohondrijskom DNK kako bismo i dalje imali jednaku količinu energije kao i mala djeca. Mitohondrijski DNK, na žalost, nema ni približno tako dobro razvijene mehanizme popravka svoje DNK kao što to ima genetska uputa u jezgri stanice.

Mozak IGOR RUDAN Kompjutorska simulacija moždane kore mogla bi otkriti kako ‘rade’ veze među neuronima

Još jedan mehanizam koji svakako treba uzeti u obzir kao naše biološko ograničenje jest sudbina naših tzv. “matičnih stanica” i njihovo starenje. Naime, iako se golema većina stanica u našem organizmu s vremenom specijalizira za određenu ulogu, određene stanice ostaju “pluripotentne”, tj. nalik prvim stanicama u samom početku našeg embrionalnog razvoja u maternici. Iz matičnih se stanica mogu razviti bilo koji drugi tipovi zrelih stanica. Matične stanice u svim tkivima vrlo su važne jer, kako zrele stanice propadaju, tako ih matične stanice mogu stalno nadomještati. To čini da je prosječna dob stanica u našem organizmu zapravo tek oko deset godina. No, u nekom trenutku ovo obnavljanje već potrošenih stanica organizma također usporava, vjerojatno stoga što su i same matične stanice podložne svim opisanim načinima akumulacije mutacija u svom DNK. Kada bismo njih naučili oporavljati, tada bi se vjerojatno lakše oporavljala i sva naša tkiva.

Prestanak dijeljenja

Treće veliko ograničenje je to što s vremenom gubimo pamćenje. Zanimljiva je pojava pamćenja u evoluciji života na Zemlji. Život je počeo u oceanima, a pamćenje je u početku bilo vrlo kratkotrajno, nalik onome ribe Dory iz crtanog filma “Finding Nemo”. Međutim, u nekih organizama sive moždane stanice prestale su se dijeliti kako bi mogle trajno sačuvati pamćenje. Takvo, dugotrajno pamćenje evolucija je morala prepoznati kao pozitivno svojstvo i zadržala ga je jer je omogućavalo učenje i sprečavalo ponavljanje pogrešaka, dajući time učećim i pamtećim organizmima prednost u preživljavanju. Stoga iz trajnih sivih stanica moždane kore nikada ne nastaju tumori jer se te stanice ne dijele.

Živčani sustav Feljton 'Ljudski organizam' (16) Još ne znamo na koji način živčani sustav točno funkcionira

Međutim, pri fizičkom presjeku veza između tih stanica, poput loma kralježnice u prometnoj nesreći, više nije moguće premostiti izgubljeni kontakt dijeljenjem, kao što bi to učinile stanice drugih tkiva nakon ozljede. To vodi životu u invalidskim kolicima i vrlo je nesretna cijena koju neki ljudi plaćaju za evolucijsku prednost koju donosi dugotrajno pamćenje. Počinjemo uviđati da i trajne sive stanice mozga vjerojatno imaju svoj rok trajanja te čine jedno od naših važnih bioloških ograničenja. Nakon osam desetljeća pohranjivanja naših sjećanja, čini se da počinju propadati, a još ne razumijemo zašto se to događa niti postoji djelotvorno liječenje, iako se na tome intenzivno radi.

Ograničen broj mogućih dioba naših stanica, postupna degradacija informacijske upute pohranjene unutar DNK molekule u jezgri i mitohondriju stanica, pogotovo onih matičnih, te postupni gubitak pamćenja, tri su očigledna ograničenja koja nam je priroda postavila kako ne bismo mogli poživjeti znatno dulje od 100 godina. No, kad bismo mogli riješiti sva tri ova velika problema, mogli bismo se nadati znatno duljem životnom vijeku. Ono što je posebno zanimljivo jest što se, u svjetlu najnovijih prodora učinjenih u znanosti 21. stoljeća, nijedan od ta tri problema više ne čini sasvim nerješivim.

Ljudski organizam i nakupljanje mutacija

Hrvatski znanstvenik Igor Rudan, direktor Centra za globalno zdravlje na Sveučilištu u Edinburghu, objavio je krajem 2018. godine popularnoznanstveni bestseler “Zao zrak: Razmišljanja o zdravlju i bolesti u 21. stoljeću”. Temeljen na poglavlju knjige “Besmrtna meduza”, Večernji list donosi feljton u 28 nastavaka o ljudskom organizmu. U feljtonu se razmatraju današnja znanja o razvoju ljudskog organizma, od začeća i prve stanice, preko procesa rasta i razvoja, do starenja i smrti. Autor nas pritom podsjeća i na desetke Nobelovih nagrada za fiziologiju i medicinu dodijeljenih znanstvenicima koji su učinili ključne prodore i razjasnili najvažnije mehanizme.     

Financije
Ja sam PMP
Znate li što je PMP i zašto se u svijetu smatra zlatnim standardom?
  • Avatar rubinet
    rubinet:

    Par riječi o o telomerama?

  • Avatar rubinet
    rubinet:

    Rudane,dobar članak.

  • vjaco:

    odličan članak, a ja sam činjenice glede kisika znao od prije i uvijek sam pisao da naše stanice oksidiraju i mi "hrđamo" tj. starimo i umiremo