Panimula

Ang problema ng pagtanda ng katawan at pagpapahaba ng buhay ng tao ay isa sa pinakamahalagang paksa na interesado sa halos anumang sibilisasyon ng tao. Ang pag-aaral ng mga mekanismo ng pagtanda ng katawan ng tao ay nananatiling isang lubhang kagyat na problema sa kasalukuyang panahon. Ipahiwatig lamang natin ang isang demograpikong tagapagpahiwatig: sa simula ng ika-21 siglo, sa mga mauunlad na bansa, ang bahagi ng populasyon na may edad na 65 taong gulang pataas ay 10-14%. Ayon sa magagamit na mga pagtataya, ang bilang na ito ay doble sa loob ng 20 taon. Ang pagtanda ng populasyon ay nagdudulot ng maraming hindi nalutas na mga problema para sa modernong medisina, kabilang ang gawain ng pagpapahaba ng buhay sa isang estado ng aktibong katandaan para sa isang makabuluhang yugto ng panahon. Imposibleng malutas ang napakalaking problemang ito nang walang ideya tungkol sa mga mekanismo ng pagtanda ng katawan. Kami ay tumutuon lamang sa talakayan ng mga mekanismo ng pag-iipon ng cell, at sa mga ito na tinutukoy ng genetic, iyon ay, likas sa katawan ng tao mula sa kapanganakan hanggang sa kamatayan.

Hayflick na limitasyon

Noong 1961, ang American cytologist na si Leonard Hayflick, kasama ang isa pang siyentipiko na si P. Moorhead, ay nagsagawa ng mga eksperimento sa paglilinang ng mga embryonic fibroblast ng tao. Ang mga mananaliksik na ito ay naglagay ng mga indibidwal na selula sa isang nutrient medium (bago ang pagpapapisa ng itlog, ang tissue ay ginagamot ng trypsin, dahil sa kung saan ang tissue ay nahiwalay sa mga indibidwal na mga cell). Bilang karagdagan, gumamit sina L. Hayflick at P. Moorhead ng solusyon ng mga amino acid, salts, at ilang iba pang bahaging mababa ang molecular weight bilang isang nutrient medium.

Ang paghahati ng Fibroblast ay nagsimula sa kultura ng tisyu, at kapag ang layer ng cell ay umabot sa isang tiyak na sukat, nahahati ito sa kalahati, muling ginagamot ng trypsin, at inilipat sa isang bagong sisidlan. Nagpatuloy ang mga sipi na ito hanggang sa tumigil ang cell division. Regular na nangyari ang hindi pangkaraniwang bagay na ito pagkatapos ng 50 dibisyon. Ang mga cell na huminto sa paghahati ay namatay pagkaraan ng ilang sandali. Ang mga eksperimento nina L. Hayflick at P. Moorhead ay inulit ng maraming beses sa iba't ibang mga laboratoryo sa maraming bansa sa mundo. Sa lahat ng mga kaso, ang resulta ay pareho: ang paghahati ng mga cell (at hindi lamang ang mga fibroblast, kundi pati na rin ang iba pang mga somatic cell) ay tumigil sa paghahati pagkatapos ng 50-60 na mga sipi. Ang kritikal na bilang ng mga somatic cell division ay tinatawag na Hayflick limit. Kapansin-pansin, para sa mga somatic cell ng iba't ibang uri ng vertebrate, ang limitasyon ng Hayflick ay naging iba at nauugnay sa habang-buhay ng mga organismo na ito.

Paano lalampas sa limitasyon ng Hayflick, o lahat ng paraan para mapahaba ang buhay

Teksto: Nadezhda Markina

KAPAG ITO AY PINAKAMAHUSAY SA PAGBILOG NEMATODE WORMS. SAMPUNG BESES NA NATAAS NG MGA SCIENTIST ANG KANILANG BUHAY.

Ang mga pag-aaral sa demograpiko ay nakakumbinsi na nagpapakita na ang pag-asa sa buhay ng isang tao ay pangunahing nakasalalay sa mga salik sa lipunan - ang pamantayan ng pamumuhay at ang estado ng medisina sa bansang kanyang tinitirhan. Sa Japan, halimbawa, ang average na pag-asa sa buhay sa nakalipas na 20 taon ay tumaas sa 82.15 taon, at sa Kaharian ng Swaziland ay tumaas din ito sa 32.3. Samakatuwid, mahirap kalkulahin ang biological na "buhay ng pagsasamantala" ng isang tao, lalo na't masakit ito

Karamihan sa mga matatandang tao ay namamatay sa sakit, hindi sa katandaan. Karamihan, ngunit hindi lahat. Noong ika-19 na siglo, natuklasan ng mga siyentipiko ang isang batas na nagtataglay ng mga pangalan nina Gompertz at Makeham at inilalarawan ang pagdepende ng dami ng namamatay sa edad. Sa una, sa pagtaas ng edad, ang dami ng namamatay ay tumataas nang husto. Tila malinaw na mas maraming 70 taong gulang ang namamatay kaysa 60 taong gulang, at mas 80 taong gulang ang namamatay kaysa 70 taong gulang. Ngunit mayroong isang misteryo sa kurba na naglalarawan sa batas - pagkatapos ng pagliko ng 90 taon, umabot ito sa isang talampas. Nangangahulugan ito na kung ang isang tao ay humakbang

(Ang isang batang babae na ipinanganak ngayon ay maaaring mabuhay ng isang average ng 71 taon. Sa simula ng ika-21 siglo, ang bilang na ito ay 68 taon. Ang mga lalaki ay nabubuhay pa rin ng mas mababa kaysa sa mga babae - sa average na 5 taon. Pinakamataas na Mga Rate ng Tagal buhay sa Japan: 86 taon para sa mga babae at 79 taon para sa mga lalaki.)

sa edad na ito, pagkatapos ay ang posibilidad ng kamatayan - sa 90, sa 100 o higit pang mga taon para sa kanya ay humigit-kumulang pareho. Hindi maipaliwanag ng mga siyentipiko ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ng mga centenarian. Malamang, ang mga masuwerteng nakaiwas sa mga sakit na senile ay umabot sa talampas. At maaari rin nating ipagpalagay na ang proseso ng pagtanda sa advanced age na ito, kumbaga, ay humihinto. Gayunpaman, ang pagtanda ay nagtatanong ng higit pa sa mga mananaliksik misteryo kaysa sa mahabang buhay. Ito ay pinatunayan pangunahin sa pamamagitan ng napakaraming mga teorya ng pagtanda.

Ang pagtanda ay... ...isang programa

Ang postulate na ito ay sumasailalim sa teorya isa sa mga pangunahing eksperto sa pagtanda sa Russia, si Vladimir Skulachev. Ipinakilala niya ang konsepto ng "phenoptosis" - ang naka-program na pagkamatay ng isang organismo, sa pamamagitan ng pagkakatulad sa apoptosis, ang naka-program na pagkamatay ng isang cell. Mukhang, bakit kailangan natin ng programa para sa kamatayan? Pagkatapos, na ito ay kapaki-pakinabang sa populasyon at species. Ayon kay Skulachev, ang "samurai law of biology" ay gumagana sa kalikasan, na nagsasabing: "Mas mabuting mamatay kaysa magkamali." Nangangahulugan ito na isang organismo na hindi na kailangan. Ngunit dahil ang pagtanda ay isang programa, naniniwala si Vladimir Skulachev, nangangahulugan ito na "maaari itong kanselahin." Bilang suporta sa kanyang teorya, nagbibigay siya ng mga halimbawa ng mga non-aging organism sa kalikasan, kung saan ang kamatayan ay nangyayari nang walang pagtanda.

Iba pang mga Evolutionary Scientist Ang teorya ng pagtanda ay nagbibigay-diin na ang katawan ay gumagawa ng isang pagpipilian sa pagitan ng pagkumpuni at pagpaparami. Ang pag-aayos ng mga cell at tissue ay nangangailangan ng maraming enerhiya - mas mura ang mabilis na dumami.

... akumulasyon ng pinsala

Dahil sa edad nagsisimula ang katawan work worse, ibig sabihin may nasisira dito. Ang tanong ay ano ba talaga. Isinasaalang-alang ng ilang mga eksperto na ang pinakamahalagang bagay ay ang pagkasira ng mga protina. Halimbawa, sa mga molekula ng collagen, na humigit-kumulang isang katlo ng lahat ng mga istrukturang protina sa katawan, ang mga nakahalang "tulay" ay nabuo sa pagitan ng mahabang spiral na mga thread, na nagtatahi ng mga thread nang magkasama, bilang isang resulta, ang mga tisyu ay nawawala ang kanilang pagkalastiko. Ang mitochondria ay lumala sa antas ng cell

– mga substation ng cellular energy. Ito ay maaaring humantong sa ang katunayan na ang cell embarks sa landas ng programmed kamatayan. Ang mga Telomeres ay mga rehiyon ng DNA sa mga dulo ng mga chromosome. Binubuo ang mga ito ng isang serye ng mga paulit-ulit na pagkakasunud-sunod ng mga nucleotides, at sa lahat ng vertebrates ang mga pag-uulit na ito ay may parehong istraktura (TTA GGG). Ang mga Telomeres ay umiikli sa bawat cell division at sa gayon ay nagsisilbing counter sa numero mga cell division. Gumagana ang counter dahil hindi mabasa ng DNA enzyme - polymerase, na duplicate ang DNA sa panahon ng cell division, ang impormasyon mula sa dulo nito, kaya bawat isa

ang susunod na kopya ng DNA ay nagiging mas maikli kaysa sa nauna. Ayon kay David Sinclair ng Harvard, ang mga protina ng sirtuin ay may mahalagang papel sa mga mekanismo ng regulasyon ng gene. Ito ay mga enzyme na kasangkot sa proseso ng pag-iimpake ng molekula ng DNA sa isang shell ng protina sa cell nucleus sa anyo ng chromatin. Sa form na ito, ang mga gene ay hindi aktibo. Upang maisaalang-alang ang genetic na impormasyon mula sa kanila, dapat silang i-unpack. Pinipigilan ng mga Sirtuin ang pag-unpack ng mga gene na hindi dapat gumana sa lugar na ito at sa ngayon. Ginagampanan ng mga Sirtuin ang papel ng mga guwardiya: tinitiyak nila na ang mga silent genes ay tahimik at hindi nila inilalagay sa kanilang mga ulo upang lumitaw kung saan hindi dapat. Ngunit bilang karagdagan sa regulasyon, kasangkot din sila sa pag-aayos ng nasirang DNA. Ang kumbinasyon ng dalawang posisyon - isang traffic controller at isang repairman - ay hindi maganda para sa hawla. Sa edad, ang pagkasira ng DNA ay naipon, ang mga sirtuin ay nasobrahan sa pag-aayos at hindi na makayanan ang regulasyon ng gene. Habang tumatanda ang katawan, tumataas ang pinsala sa DNA, at kailangang magmadali ang mga sirtuin para mag-ayos nang mas madalas. Kung ang traffic cop ay palaging wala sa kanyang puwesto upang ayusin ang mga sasakyan sa halip na magdirekta ng trapiko, hindi ito magtatapos nang maayos. Mali ang regulasyon ng gene. Ang mga gene na na-unpack nang walang pangangasiwa ay hindi na maaaring i-pack at patahimikin.

Mga higanteng pagong (Megalochelys gigantea).

Mabuhay hanggang 150 taon, panatilihin ang kakayahan

sa pagpaparami. Namamatay sila dahil sila

ang shell ay nagiging masyadong mabigat.

Atlantic salmon (Salmo salar).

Karaniwan ang mabilis na pagtanda "ayon sa programa

ako" - kaagad pagkatapos ng pangingitlog, at ang pagkabulok nito

ang natitirang mga labi ay umaakit ng mga crustacean, na

ang rye ay nagsisilbing pagkain para sa salmon fry.

"Isinasakripisyo niya ang kanyang sarili".

Wandering albatrosses (Diomedea

exulans). Mabuhay ng isang average ng 50 taon

habang tumatanda sila, nangingitlog sila. At pagkatapos

mamatay, bigla, ng hindi kilala

dahilan.

Sa panahon ng gawain ng mitochondria, ang mga nakamamatay na compound ay nabuo sa kanila - mga reaktibong anyo ng nitrogen at oxygen. Ang mga ito ay mga libreng radikal na mayroong isang hindi pares na elektron. Ang mga ito ay lubos na reaktibo at inaatake ang unang molekula na dumarating nang walang pinipili, maging ito man ay DNA o hindi. lok. Siyempre, pagkatapos ng gayong karahasan, ang mga molekula ay nagiging hindi sapat at hindi gumagana ng maayos.

... pinsala sa mga gene

Sa wakas, lumilitaw ang pinsala sa genetiko sa katandaan. Kapag ang isang organismo ay tumigil sa pagpaparami, ito ay nag-iipon ng mga mapaminsalang mutasyon. Wala nang panganib na maipasa ang mga ito sa mga supling, na nangangahulugan na maaari mong "palayawin" hangga't gusto mo. Ang mga mapaminsalang mutasyon ay maaaring humantong sa parehong may kapansanan sa synthesis ng protina at kanser, halimbawa. Sa mga genetic na kadahilanan ng pagtanda, marami ang tumutukoy sa mga mahiwagang paraan pa rin. Ang mga marahas na elemento ay mga maikling sequence na gumagalaw kasama ang molekula ng DNA at nakakaapekto sa gawain ng mga gene. Mas marami sila sa edad. At may mga mutasyon na direktang sanhi napaagang pag-edad- progeria o, sa kabaligtaran, "walang hanggang kabataan" .... razregulation

Mga sampung taon na ang nakalilipas, nalaman ng mga Amerikanong siyentipiko kung bakit tumatanda ang lebadura - nasisira ang mekanismo ng regulasyon ng kanilang gene. Ipinakita ng isang bagong pag-aaral: sa mga mammal, ang lahat ay eksaktong pareho. Ang kadahilanang ito ay pangkalahatan, sabi ng mga siyentipiko. Nangangahulugan ito na ang mga sanhi ng pagtanda ay maaaring hindi genetic, ngunit epigenetic, iyon ay, nakahiga sa tabi ng mga gene.

... pinsala sa "packaging" ng DNA

Sa cell nucleus, ang molekula ng DNA ay nasa paligid ng mga protina ng histone. Maaaring magbago ang mga protina na ito, na tumutukoy sa density ng packing. Sa edad, ang chromatin sa nucleus ay nagiging mas maluwag, at ito ay humahantong sa katotohanan na ang hindi kailangan at nakakapinsalang mga gene ay nagsisimulang gumana. Ang packaging ay masikip - ang mga gene ay hindi gumagana, ang packaging

maluwag - gumagana ang mga gene.

...oksihenasyon ng mga libreng radikal

Ang isa sa mga pinakasikat na teorya ng pagtanda ay ang teorya ng libreng radikal. Iminungkahi ng may-akda nitong si Danchen Harman noong 1956 na tayo ay tumatanda dahil ang ating mga molekula ay nalantad sa pagkilos ng isang malakas na antioxidant defense system na kumikilos sa labas ng mitochondria. Ngunit sa edad, humihina ito, dahil sa kung saan ang pinsala na dulot ng mga libreng radikal ay nagiging mas marami.

Ang mga ugat ng ebolusyonaryong diskarte sa pagtanda ay nakasalalay sa gawain ng isang biologist na Aleman

August Weismann.

Siya ang unang nagmungkahi na ang pagtanda ay nangyayari ayon sa ebolusyon

isang programa na nag-aalis ng mga luma at hindi kinakailangang indibidwal mula sa populasyon.

Itinuring ni Weissmann ang limitadong kakayahan ng mga selula upang maging susi dito.

sa paghahati.

Namamatay sila pagkatapos ng humigit-kumulang 50 dibisyon at nagpapakita ng mga palatandaan ng pagtanda habang papalapit sila sa limitasyong ito.

Ang hangganan na ito ay natagpuan sa mga kultura ng lahat ng ganap na magkakaibang mga selula, kapwa sa mga tao at sa iba pang mga multicellular na organismo. Ang maximum na bilang ng mga dibisyon ay nag-iiba depende sa uri ng cell at nag-iiba-iba pa depende sa organismo. Para sa karamihan ng mga selula ng tao, ang limitasyon ng Hayflick ay 52 dibisyon.

Ang hangganan ng Hayflick ay nauugnay sa isang pagbawas sa laki ng telomeres, ang mga kahabaan ng DNA sa mga dulo ng chromosome. Kung ang cell ay walang aktibong telomerase, tulad ng karamihan sa mga somatic cells, ang laki ng telomeres ay bumababa sa bawat cell division dahil ang DNA polymerase ay hindi kayang kopyahin ang mga dulo ng DNA molecule. Gayunpaman, dahil sa hindi pangkaraniwang bagay na ito, ang mga telomere ay dapat paikliin nang napakabagal - sa pamamagitan ng ilang (3-6) nucleotides bawat cell cycle, iyon ay, para sa bilang ng mga dibisyon na tumutugma sa limitasyon ng Hayflick, sila ay paikliin ng 150-300 nucleotides lamang. Sa kasalukuyan, iminungkahi ang isang epigenetic theory of aging, na nagpapaliwanag ng telomere erosion lalo na sa pamamagitan ng aktibidad ng mga cellular recombinases na isinaaktibo bilang tugon sa pagkasira ng DNA, pangunahin na sanhi ng derepression na nauugnay sa edad ng mga elemento ng mobile genome. Kapag, pagkatapos ng isang tiyak na bilang ng mga dibisyon, ang mga telomere ay ganap na nawala, ang cell ay nagyeyelo sa isang tiyak na yugto siklo ng cell o naglulunsad ng isang programa ng apoptosis - isang kababalaghan ng unti-unting pagkasira ng cell na natuklasan sa ikalawang kalahati ng ika-20 siglo, na ipinakita sa isang pagbawas sa laki ng cell at pagliit ng dami ng isang sangkap na pumapasok sa intercellular space pagkatapos ng pagkawasak nito.

Mga Tala

Tingnan din

Wikimedia Foundation. 2010 .

Tingnan kung ano ang "Hayflick Limit" sa iba pang mga diksyunaryo:

Limit o Hayflick limit (eng. Hayflick limit) ang hangganan ng somatic cell division, na pinangalanan sa nakatuklas nito na si Leonard Hayflick. Noong 1965, napagmasdan ni Hayflick kung paano namamatay ang mga selula ng tao na nahahati sa kultura ng cell pagkatapos ng ... Wikipedia

Limit o Hayflick limit (eng. Hayflick limit) ang hangganan ng somatic cell division, na pinangalanan sa nakatuklas nito na si Leonard Hayflick. Noong 1965, napagmasdan ni Hayflick kung paano namamatay ang mga selula ng tao na nahahati sa kultura ng cell pagkatapos ng ... Wikipedia

Limit o Hayflick limit (eng. Hayflick limit) ang hangganan ng somatic cell division, na pinangalanan sa nakatuklas nito na si Leonard Hayflick. Noong 1965, napagmasdan ni Hayflick kung paano namamatay ang mga selula ng tao na nahahati sa kultura ng cell pagkatapos ng ... Wikipedia

Ang terminong ito ay may iba pang kahulugan, tingnan ang Pagtanda. Matandang babae. Ann Powder noong Abril 8, 1917, ang kanyang ika-110 na kaarawan. Ang kulubot at tuyong balat ay isang tipikal na tanda ng pagtanda ng tao ... Wikipedia

Ang Telomerase ay isang enzyme na nagdaragdag ng mga partikular na paulit-ulit na pagkakasunud-sunod ng DNA (TTAGGG sa mga vertebrates) sa ika-3 dulo ng chain ng DNA sa mga rehiyon ng telomere, na matatagpuan sa mga dulo ng chromosome sa mga eukaryotic cell. Ang mga telomer ay naglalaman ng siksik na DNA ... Wikipedia

Ang terminong ito ay may iba pang kahulugan, tingnan ang Pagtanda. Ang pagtanda ng tao, tulad ng pagtanda ng ibang mga organismo, ay isang biyolohikal na proseso ng unti-unting pagkasira ng mga bahagi at sistema ng katawan ng tao at ang mga kahihinatnan ng prosesong ito. Samantalang ... ... Wikipedia

Ang terminong ito ay may ibang kahulugan, tingnan ang Immortality. Ang biological imortality ay ang kawalan ng pagtaas ng mortality function para sa isang partikular na biological species mula sa isang tiyak na edad. Ang nasabing biological species ay itinuturing na ... ... Wikipedia

Suriin ang neutralidad. Ang pahina ng pag-uusap ay dapat may mga detalye... Wikipedia

HeLa cell division sa ilalim ng electron microscope Ang HeLa ay isang linya ng "immortal" na mga cell na ginagamit sa siyentipikong pananaliksik. May isang palapag ... Wikipedia

Ang mga tao ay may hindi pangkaraniwang mahabang buhay kumpara sa karamihan ng buhay sa Earth, lalo na ang mga mammal na may parehong laki. Habang maraming mga teorya ang iminungkahi kung bakit ito ang kaso, mayroon pa ring ilang debate na nangyayari kung ano ang tumutukoy sa habang-buhay ng iba't ibang uri ng hayop.

Ang pinakamatandang tao sa kasaysayan, sa pagkakaalam natin ngayon, ay isang 122-taong-gulang na babaeng Pranses na nagngangalang Jeanne, na namatay noong 1997. Gayunpaman, ang mga taong nabubuhay ng 100 taon o higit pa ay hindi na kakaiba ngayon.

Ngayon ay itinuturing natin ito bilang isang pangkaraniwang bagay, ngunit mahalagang tandaan na dalawang siglo lamang ang nakalipas, ang pag-asa sa buhay ng tao ay mas mababa. Malawakang pinaniniwalaan na ang global life expectancy noong 1900 ay 31 taon lamang. Salamat sa mabilis na pag-unlad ng kaalamang medikal noong ika-20 siglo, gayundin ang globalisasyon ng naturang kaalaman sa malawak na lugar ng mundo, tumaas ang pag-asa sa buhay sa buong mundo sa humigit-kumulang 72 taon noong 2014.

Nangangahulugan ito na sa loob ng daan-daang libong taon na ito ay umunlad bilang isang species, malamang na ito ay may habang-buhay na hindi hihigit sa 25-30 taon. Maihahambing mo ito sa mga chimp, na may average na 40-50 taon sa ligaw at 50-60 taon sa pagkabihag, o mga gorilya, na nabubuhay nang mga 40 taon.

Kung isasaalang-alang kung gaano tayo kalapit sa mga dakilang unggoy—na nagbabahagi ng humigit-kumulang 99% ng katulad ng mga chimpanzee at gorilya—maiintindihan ng isa ang ating medyo kahanga-hangang modernong habang-buhay.

Bagaman ang average na pag-asa sa buhay sa buong mundo ay patuloy na tumaas sa nakalipas na siglo, may tanong kung may limitasyon sa buhay ng tao, o kung, dahil sa patuloy na pag-unlad sa medisina, ang average na pag-asa sa buhay ay tataas mula 72 hanggang 100 taon.

Bakit ang mga tao ay nabubuhay nang napakatagal kumpara sa karamihan ng iba pang mga species?
Tulad ng nabanggit sa itaas, ang eksaktong mekanismo kung saan tinutukoy ang haba ng buhay ng isang nilalang ay mainit na pinagtatalunan, ngunit ang ilan sa mga pinakamalakas na nakikipaglaban para sa isang paliwanag ay kinabibilangan ng kabuuang paggasta ng enerhiya at isang pinakamataas na limitasyon sa bilang ng mga siklo ng cell division.

Pagkonsumo ng enerhiya
Kung ikukumpara sa karamihan ng iba pang mga species, ang mga tao at unggoy ay tumatagal ng mahabang panahon upang maabot ang kapanahunan. Halimbawa, ang mga bagong panganak na antelope ay maaaring tumakbo 90 minuto pagkatapos ng kapanganakan, habang ang mga tao ay madalas na hindi lumalakad hanggang sila ay 1 taong gulang.

Ang ilang mga species ng shrew, tulad ng mga mammal at tao, ay nabubuhay nang wala pang isang taon at kadalasang namamatay sa loob ng ilang linggo pagkatapos ipanganak ang kanilang nag-iisang supling. Sa kabilang banda, ang mga tao ay hindi umabot sa pagdadalaga nang hindi bababa sa unang dekada, at ang karaniwang edad ng mga kababaihan na nagsilang ng kanilang unang anak sa mga bansa sa buong mundo ay nag-iiba mula 18 hanggang 31 taon.

Ang lahat ng ito ay nagmumungkahi na ang iba pang mga species ay bumuo, tumanda at magparami nang mas mabilis, at samakatuwid ay nangangailangan ng mas mataas na paggamit ng enerhiya, dahil ang kanilang paggasta sa enerhiya ay mas mataas. Ang mga shrew na binanggit sa itaas ay kumakain ng halos sarili nilang bigat ng mga insekto araw-araw dahil ang kanilang metabolismo ay hindi kapani-paniwalang mabilis at ang kanilang puso ay tumitibok ng mahigit 600 beses sa isang minuto!

Ibig sabihin, mas mabilis na umuunlad at dumarami ang ibang mga species, na umaabot sa maturity sa loob ng 1-2 taon at dumarami nang madalas hangga't maaari sa panahon ng kanilang mabubuhay na panahon ng pag-aanak.

Ang mga tao at iba pang mga primata ay eksaktong kabaligtaran nito, at ang kanilang metabolic rate ay medyo mas mababa-halos kalahati ng iba pang mga mammal. Ang cellular respiration at paggasta ng enerhiya ay humahantong sa mas mabilis na pagkaubos ng katawan at mga sistema nito, at ang mas mababang metabolic rate ay maaaring pahabain ang buhay ng mga dekada.

Mga dibisyon ng cell
Ang isa pang potensyal na paliwanag ay isang built-in na limitasyon sa dami ng beses na maaaring hatiin ang isang populasyon ng cell bago maging senescent, ibig sabihin, hindi na mahahati pa.

Ang limitasyong ito ay tinatawag na limitasyon ng Hayflick, at para sa mga selula ng tao ito ay humigit-kumulang 52 cycle ng paghahati. Ang pag-expire ng cell division na ito ay tila nagpapahiwatig ng isang natural na cut-off point para sa buhay ng tao, at totoo ito para sa iba pang mga hayop.

Ang mga species na may kilalang-kilalang maikling habang-buhay, tulad ng mga daga (2-3 taon), ay may limitasyon sa Hayflick na 15 dibisyon, habang ang mga hayop na may mas mahabang haba ng buhay kaysa sa mga tao ay may mas mataas na limitasyon sa Hayflick (hal., mga pawikan sa dagat, na may pag-asa sa buhay na higit sa dalawang siglo) ay may limitasyon sa Hayflick na humigit-kumulang 110.

Habang tumatanda ang mga selula, ang kanilang mga telomere, ang mga kahabaan ng DNA sa mga dulo ng mga chromosome, ay bumababa sa haba, na sa huli ay nagiging imposible para sa karagdagang tumpak na paghahati ng cell. ang mga tao ay nagpapakita ng mga palatandaan ng pagtanda habang papalapit sila sa limitasyong ito at namamatay pagkatapos ng humigit-kumulang 52 dibisyon.

Sa ilang iba pang simpleng species, may nakitang gene na epektibong naglilimita sa habang-buhay sa pamamagitan ng pag-activate ng iba pang mga gene na kumokontrol sa lahat mula sa transkripsyon at produksyon ng protina hanggang sa mga reproductive trigger. Napag-alaman na kapag ang nag-iisang gene na ito ay nag-mutate sa ilang mga earthworm, ang kanilang habang-buhay ay maaaring doble.

Hayflick limit. Ang karaniwang cell ay nahahati ng mga 50-70 beses bago ito mamatay. Habang nahati ang cell, ang mga telomere sa dulo ng chromosome ay lumiliit.
© CC BY-SA 4.0, Azmistowski17

Lumilitaw na ang gene na ito ay isang maagang pasimula ng isang gene na kumokontrol sa produksyon ng insulin sa mga tao, na maaari ring gumana bilang isang mekanismo ng kontrol upang pigilan at i-activate ang iba pang mga gene. Ang mga pagtuklas na ito ay kapana-panabik dahil maaari silang magpahiwatig ng pinagbabatayan ng genetic blueprint para sa buhay ng isang organismo. Para sa mga mananaliksik na naghahanap ng "fountain of youth" o "immortality", ang mga hangganan ng pananaliksik na ito ay partikular na interes.

Mga pagbubukod sa panuntunan
Bagama't ang mga tao ay may potensyal na mabuhay ng isang siglo o higit pa, hindi tayo ang pinakamahabang buhay na organismo sa planeta. Ang mga higanteng pagong na matatagpuan sa Galapagos Islands ay kilala na nabubuhay nang higit sa 150 taon, habang ang pinakamatandang ispesimen ng Greenland shark ay higit sa 400 taong gulang. Tulad ng para sa mga invertebrate, mayroong ilang mga uri ng molluscs na maaaring aktwal na mabuhay ng higit sa limang siglo!

Oo, talagang kapansin-pansin na ang pag-asa sa buhay ng tao ay higit sa doble sa loob lamang ng isang siglo, ngunit batay sa alam natin sa ngayon, mayroong isang karaniwang limitasyon sa kung gaano katagal tayo mabubuhay kung hindi tayo makakahanap ng paraan para sa genetically extended life. .

Habang tumatanda ang mga selula at tisyu at nag-iipon ng mas maraming error sa kanilang genetic code, ang katawan ay nagsisimulang masira, ang sakit ay nagiging mas malamang, at ang kakayahang gumaling ay nagiging mas mahirap. Kailangan mong magdahan-dahan, dahil alam nating lahat, ang buhay ay maganda at hindi mahuhulaan, kaya pinakamahusay na mabuhay habang mayroon tayong ganitong pagkakataon!

Sa loob ng isang taon, napagmasdan ni Hayflick kung paano namamatay ang mga selula ng tao na naghahati sa kultura ng cell pagkatapos ng humigit-kumulang 50 dibisyon at nagpapakita ng mga palatandaan ng pagtanda habang papalapit sila sa limitasyong ito.

Ang hangganan na ito ay natagpuan sa mga kultura ng lahat ng ganap na magkakaibang mga selula ng parehong mga tao at iba pang mga multicellular na organismo. Ang maximum na bilang ng mga dibisyon ng cell ay nag-iiba depende sa uri nito at nag-iiba pa depende sa organismo kung saan kabilang ang cell na ito. Para sa karamihan ng mga selula ng tao, ang limitasyon ng Hayflick ay 52 dibisyon.

Ang hangganan ng Hayflick ay nauugnay sa isang pagbawas sa laki ng telomeres, ang mga kahabaan ng DNA sa mga dulo ng chromosome. Tulad ng alam mo, ang molekula ng DNA ay may kakayahang magtitiklop bago ang bawat paghahati ng cell. Kasabay nito, ang mga telomere sa mga dulo nito ay pinaikli pagkatapos ng bawat cell division. Ang mga Telomeres ay masyadong mabagal - sa pamamagitan ng ilang (3-6) nucleotides bawat cell cycle, iyon ay, para sa bilang ng mga dibisyon na tumutugma sa limitasyon ng Hayflick, sila ay paikliin ng 150-300 nucleotides lamang. Kaya, mas maikli ang "telomeric tail" ng DNA, mas maraming dibisyon ang napagdaanan nito, na nangangahulugan na mas matanda ang cell.

Sa cell mayroong isang enzyme telomerase, ang aktibidad na maaaring matiyak ang pagpahaba ng telomeres, habang pinahaba ang buhay ng cell. Ang mga cell kung saan gumagana ang telomerase (sex, cancer cells) ay imortal. Sa ordinaryong (somatic) na mga cell, kung saan ang katawan ay pangunahing binubuo, ang telomerase ay "hindi gumagana", samakatuwid, ang mga telomere ay pinaikli sa bawat cell division, na sa huli ay humahantong sa pagkamatay nito sa loob ng limitasyon ng Hayflick, dahil ang isa pang enzyme ay DNA polymerase - hindi magagawa. upang kopyahin ang mga dulo ng molekula ng DNA.

Sa kasalukuyan, iminungkahi ang isang epigenetic theory of aging, na nagpapaliwanag ng telomere erosion lalo na sa pamamagitan ng aktibidad ng mga cellular recombinases na isinaaktibo bilang tugon sa pagkasira ng DNA, na pangunahing sanhi ng depresyon na nauugnay sa edad ng mga elemento ng mobile genome. Kapag, pagkatapos ng isang tiyak na bilang ng mga dibisyon, ang mga telomere ay ganap na nawala, ang cell ay nag-freeze sa isang tiyak na yugto ng cell cycle o naglulunsad ng isang programa ng apoptosis, isang kababalaghan ng makinis na pagkasira ng cell na natuklasan sa ikalawang kalahati ng ika-20 siglo, na nagpapakita ng sarili nito. sa isang pagbawas sa laki ng cell at pagliit ng dami ng sangkap na pumapasok sa intercellular space pagkatapos ng pagkasira nito.

Prinsipyo ng eksperimento

Sa prinsipyo, ang eksperimento na isinagawa ni Leonard Hayflick sa pakikipagtulungan kay Paul Moorehead ay medyo simple: ang pantay na mga bahagi ng normal na lalaki at babae na fibroblast ay pinaghalo, naiiba sa bilang ng mga cell division na naipasa (lalaki - 40 dibisyon, babae - 10 dibisyon) upang Ang mga fibroblast ay maaaring makilala sa bawat isa sa hinaharap. Kaayon, ang isang kontrol ay inilagay sa 40-araw na mga male fibroblast. Kapag ang kontrol na walang halong populasyon ng mga male cell ay tumigil sa paghahati, ang mixed experimental culture ay naglalaman lamang ng mga babaeng cell, dahil ang lahat ng mga male cell ay namatay na. Batay dito, napagpasyahan ni Hayflick na ang mga normal na selula ay may limitadong kakayahan na hatiin, hindi tulad ng mga selula ng kanser, na walang kamatayan. Kaya iminungkahi na ang tinatawag na "mitotic clock" ay nasa loob ng bawat cell, batay sa mga sumusunod na obserbasyon:

1. Ang normal na fetal fibroblast ng tao sa kultura ay may kakayahan lamang na doblehin ang populasyon sa limitadong bilang ng beses;
2. Ang mga cell na sumailalim sa cryogenic treatment ay "tandaan" kung gaano karaming beses sila nahati bago nagyeyelo.

Ang biological na kahulugan ng phenomenon

Sa kasalukuyan, ang punto ng view na nag-uugnay sa limitasyon ng Hayflick sa pagpapakita ng mekanismo ng pagsugpo sa pagbuo ng tumor na lumitaw sa mga multicellular na organismo ay nangingibabaw. Sa madaling salita, ang mga mekanismo ng tumor suppressor, tulad ng replicative senescence at apoptosis, ay hindi maikakailang kapaki-pakinabang sa maagang ontogeny at maturity, ngunit nagiging sanhi din sila ng pagtanda - nililimitahan nila ang habang-buhay bilang resulta ng akumulasyon ng dysfunctional senescent cells o labis na pagkamatay ng mga functional.

Tingnan din

Mga Tala

1. Hayflick L., Moorhead P.S. //Exp. Cell Res., 1961, v. 253, p. 585-621.
2. Galitsky V.A. (2009). “Ang epigenetic nature of aging” (PDF). Cytology. 51 : 388-397.
3. L. Hayflick, P. S. Moorhead. Ang serial cultivation ng human diploid cell strains // Experimental Cell Research. - 1961-12-01. - T. 25. - pp. 585–621. - ISSN 0014-4827.
4. J. W. Shay, W. E. Wright. Hayflick, kanyang limit, at cellular aging // Mga Review ng Kalikasan. Molecular Cell Biology. - 2000-10-01. - Vol. 1, no. isa. - pp. 72–76. -