Μια εξήγηση της εξέλιξης του δέρματός σας

Στη βιολογία, η εξήγηση ενός φαινομένου είναι πάντα, στην τελευταία ανάλυση, μια εξήγηση της εξέλιξης του χαρακτήρα. Έτσι, το ερώτημα “γιατί όλα τα ζώα γερνούν;” Μπορεί να επαναδιατυπωθεί ως “ποιοι είναι οι μηχανισμοί εξέλιξης που επιβάλλουν σε όλα τα είδη ζώων την κοινή συμπεριφορά της γήρανσης, αν και με χαρακτηριστικά διαφορετικά από είδη σε είδη (και επομένως δυνητικά με διαφορετικούς τρόπους);”.

Περίπου υπάρχουν δύο θεωρίες, και οι δύο υποστηρίζονται από μια σειρά από επιχειρήματα και αποδεικτικά στοιχεία πειραματικά. Ο πρώτος υποστηρίζει ότι η γήρανση είναι ένα βιολογικό πρόγραμμα – όπως επίσης, π.χ., η διαφοροποίηση και η μορφογένεση – το οποίο έχει επιλεγεί για τα πλεονεκτήματά του.

Το γεγονός ότι η γήρανση υπάρχει με χαρακτηριστικά φαινοτυπικά στερεότυπα, ότι η μέγιστη διάρκεια ζωής είναι χαρακτηριστική κάθε είδους και ότι υπάρχουν μεμονωμένες μεταλλάξεις που μπορούν να αυξήσουν τη διάρκεια ζωής (όπως αποδεικνύεται ευρέως σε μοντέλα ζώων που χρησιμοποιούνται για τη μελέτη του « γήρανση) είναι ισχυρές προτάσεις υπέρ ενός «προγράμματος» γήρανσης. Δεδομένου ότι η γήρανση έχει προφανές αρνητικό αποτέλεσμα στο άτομο και μειώνει την ικανότητά του να επιβιώνει, προκύπτει ότι, εάν η γήρανση οφείλεται σε γονίδιο προγράμματος, αυτό θα πρέπει να είναι πλεονέκτημα για το είδος.

Η γήρανση θα ήταν προγραμματισμένη και αλτρουιστική

Από αυτήν την άποψη, επομένως, η γήρανση θα ήταν προγραμματισμένη και αλτρουιστική (Longo, Mitteldorf, Skulachev 2005), με την έννοια ότι η αυξημένη θνησιμότητα του ατόμου θα αύξανε την επιβίωση του πληθυσμού. Μια πιθανή συνάρτηση μιας γήρανσης ενός προγράμματος θα συνίσταται στο γεγονός ότι αποφεύγει ότι δημιουργεί μια κατάσταση υπερπληθυσμού στην οποία άτομα του ίδιου είδους ανταγωνίζονται για έναν αριθμό ανεπαρκών πόρων.

Ταυτόχρονα, η προγραμματισμένη γήρανση επιτρέπει την αντικατάσταση γενεών, δίνοντας σε νέα άτομα την ευκαιρία να αντικαταστήσουν εκείνα που υπάρχουν ήδη. Τα νέα σώματα θα είχαν ως επί το πλείστον το ίδιο γονίδιο κληρονομιάς των ατόμων που εξαλείφθηκαν από τη γήρανση, εν μέρει μικρές μεταλλάξεις τυχαίες και, στην περίπτωση αναπαραγωγής σεξουαλικά, νέους συνδυασμούς αλληλίων.

Αυτό θα επέτρεπε τον σχηματισμό μιας δεξαμενής γονότυπων ελαφρώς διαφορετικών μεταξύ τους, μερικοί από τους οποίους θα μπορούσαν ενδεχομένως να ταιριάζουν περισσότερο στις συνθήκες που υπάρχουν στο περιβάλλον ή μπορούν να επιβιώσουν περισσότερο από τις συνθήκες.

Ένα παράδειγμα προγραμματισμένης γήρανσης παρέχεται από τον κύκλο αναπαραγωγής του σολομού. Αυτό το ψάρι, το οποίο ζει ένα μεγάλο μέρος της ζωής του στη θάλασσα, τη στιγμή που παίζει το ρεύμα ενός ποταμού για να πάει να βάλει τα αυγά στο νερό γλυκό. Σε σύντομο χρονικό διάστημα, μετά το παιχνίδι, ο ενήλικος σολομός γερνά και πεθαίνει.

Ακόμα κι αν υποτεθεί ότι ο θάνατος εξαρτάται από την υπερβολική δαπάνη ενέργειας που απαιτείται για την ανίχνευση του ρεύματος του ποταμού, η γήρανση παρατηρείται ανεξάρτητα από το μήκος του ποταμού και τη δύναμη του ρεύματος και, πάνω από όλα, την αφαίρεση των γονάδων ή των αδένων τα επινεφρίδια εμποδίζουν το θάνατο του σολομού. Αυτό υποδηλώνει την ύπαρξη ενός προγράμματος γήρανσης προσαρμοσμένου στην ορμόνη του επιπέδου.

Θεωρία της γήρανσης ως γονιδιακό πρόγραμμα

Ωστόσο, υπάρχουν δύο κύριες αντιρρήσεις στη θεωρία της γήρανσης ως γονιδιακό πρόγραμμα. Το πρώτο οφείλεται στο γεγονός ότι, όταν ένα χαρακτηριστικό βιολογικό που προέρχεται από μια αλτρουιστική συμπεριφορά, γενικά παρατηρείτε την παρουσία cheaters (dall’ingl. To cheat “cheat”), άτομα που, ανατρέποντας τους κανόνες, επωφελούνται από τα πλεονεκτήματα της αλτρουιστικής συμπεριφοράς των άλλων χωρίς να πληρώνουν το κόστος.

Με άλλα λόγια, πρέπει να κοιτάξετε μέσα σε κάθε είδος (κάτι που όμως δεν συνέβη) την παρουσία δειγμάτων στα οποία το πρόγραμμα γήρανσης έχει απενεργοποιηθεί από μια τυχαία μετάλλαξη. Αυτά τα άτομα τείνουν να αυξάνουν τον αριθμό του πληθυσμού επειδή έχουν το πλεονέκτημα του προσωπικού να μην γερνούν και, ταυτόχρονα, να έχουν τα ίδια οφέλη από άλλα άτομα, λόγω του γεγονότος ότι ο πληθυσμός στο σύνολό του συναντάται σε γήρανση .

Η δεύτερη αντίρρηση είναι ακόμη πιο συναρπαστική, και αναφέρεται στο γεγονός ότι στην πλειονότητα των φυσικών πληθυσμών το επίπεδο θνησιμότητας από εξωγενείς αιτίες είναι τέτοιο ώστε να διασφαλίζει τον κύκλο εργασιών του πληθυσμού, οπότε η ανάγκη γήρανσης είναι αμφίβολη. Επιπλέον, ακόμη και αν υπήρχε ένα πρόγραμμα ειδικά για την πρόκληση της γήρανσης, η επιλογή φυσικά θα είχε δυσκολία στη διατήρηση των γονιδίων που ελέγχουν αυτό το πρόγραμμα επειδή θα λειτουργούσαν μόνο σε ένα ελάχιστο ποσοστό πληθυσμού.

Με άλλα λόγια, γονίδια που ρυθμίζουν τη γήρανση θα παίζουν ρόλο μόνο ξεκινώντας από τη στιγμή που στο Σχήμα 1 υποδεικνύεται με μπλε βέλος, και εκείνη τη στιγμή, σε φυσικές συνθήκες (δηλαδή μετά την αποσύνθεση κατά μήκος της κόκκινης γραμμής στο Σχήμα), μόνο ένα μικρό ποσοστό του πληθυσμού είναι ακόμα ζωντανό.

Στην πραγματικότητα, είναι πολύ πιθανό ότι η γήρανση απορρέει από το γεγονός ότι η επιλογή φυσικού δεν είναι ικανή να εξαλείψει τις μεταλλάξεις του γονιδιώματος που είναι μειονεκτικές που εκφράζονται μόνο στα τέλη της ηλικίας σε ό, τι, για το μεγαλύτερο μέρος του πληθυσμού, έχει μικρή διαφορά σε αυτές ή όχι , δεδομένου ότι η θνησιμότητα από αιτίες εξωγενών συμβαίνει πριν από την έκφραση αυτών των γονιδίων. Αυτή η ιδέα είναι η βάση της δεύτερης θεωρίας της γήρανσης, επίσης γνωστή ως μίας χρήσης soma, δηλαδή, το αναλώσιμο σώμα.

Εν ολίγοις, αυτή η θεωρία υποδηλώνει ότι οι οργανισμοί επενδύουν ενέργεια για τη διατήρηση του σώματος και των λειτουργιών φυσιολογικά μόνο εκείνο που επαρκεί για την επίτευξη της αναπαραγωγής.

Πώς όλα αυτά λειτουργούν

Κατά τη βελτιστοποίηση των πόρων μεταξύ αναπαραγωγής και συντήρησης του σώματος, πρέπει να λαμβάνει επίσης υπόψη τις αιτίες εξωγενών στο θάνατο, οι οποίες με μια ορισμένη έννοια θέτουν όριο σε ό, τι δεν συμφωνούν περισσότερο να επενδύσουν στην επιβίωση του ατόμου. Σε συμφωνία με αυτήν την άποψη, γενικά το μέγιστο προσδόκιμο ζωής, όπως παρατηρείται σε προστατευόμενες συνθήκες, είναι ανάλογο του μέσου όρου διάρκειας ζωής σε φυσικές συνθήκες.

Για παράδειγμα, μια αποικία αρουραίων σε εργαστηριακές συνθήκες μπορεί να ζήσει έως και περίπου τρία χρόνια, ενώ στον οικότοπό της περίπου το 90% των ανθρώπων πεθαίνουν στο τέλος του πρώτου έτους. Τα νυχτερίδες, τα οποία έχουν πολύ χαμηλότερη θνησιμότητα από εξωγενείς αιτίες, δεδομένου ότι είναι εξοπλισμένα με φτερά υπόκεινται πολύ λιγότερο σε αρπαγή, έχουν τη δυνατότητα να ζήσουν για δεκαετίες χωρίς να είναι ανόμοια σε σχήμα και μέγεθος από ποντίκια.

Μια περαιτέρω επεξεργασία της θεωρίας μίας χρήσης soma υποδηλώνει την ύπαρξη γονιδίων, που ορίζονται ως ανταγωνιστικά πλειοτροπικά, με την ακόλουθη ιδιότητα: η έκφρασή τους σε νεαρή ηλικία θα έφερε ένα επιλεκτικό πλεονέκτημα (π.χ. μείωση της θνησιμότητας από εξωγενείς αιτίες), αλλά η έκφρασή τους σε Η προχωρημένη ηλικία θα ήταν επιβλαβής για το άτομο.

Για ό, τι δεν γνωρίζετε ένα παράδειγμα μη αναστρέψιμου πλειοτροπικού ανταγωνιστή γονιδίου (με το να φαίνεται ότι ορισμένοι όγκοι καταστολέων γονιδίων έχουν χαρακτηριστικά συμβατά), αυτή η υπόθεση είναι υπονοούμενη, σε ποια γονίδια αυτού του τύπου θα προτιμούσαν έντονα επιλέγοντας φυσικά και θα μπορούσαν να εξηγήσουν την προφανή ύπαρξη ένα «πρόγραμμα» γήρανσης.

Σχολιάστε