Okiem biologa – pdf do pobrania

Starzejemy się i nikt z nas nie zna jak dotąd
sposobu na zatrzymanie tego procesu. Z wiekiem
zmniejsza się wydajność wszystkich narządów,
spada szybkość przewodzenia nerwów, siła skurczu mięśni, elastyczność naczyń krwionośnych,
sprawność wątroby, serca, oczu. Starzeją się ludzie,
zwierzęta, rośliny. Może dlatego powszechnie uważa
się, że starość dotyka każdego żywego organizmu,
że każdy musi w końcu obumrzeć.
Tymczasem nauka zna wiele organizmów żywych, które nie podlegają procesowi starzenia się.
Dobrym przykładem są tu organizmy jednokomórkowe: większość z nich rozmnaża się przez podział,
w wyniku którego powstają dwa niezależne i równie
sprawne, co komórka-„matka”, organizmy. To samo
dotyczy bakterii: one również rozmnażają się
przez podział, a ich komórki potomne nie wykazują
oznak starzenia. Organizmy żyjące w ten sposób
są potencjalnie nieśmiertelne. Kiedy np. euglena
ulega podziałowi, żadnej z dwu nowopowstałych
komórek nie można uważać za organizm rodzicielski – to raczej bliźniacze rodzeństwo. Śmierć
spotyka takiego glona tylko wtedy, gdy zostanie
zjedzony albo gdy spotka go inny tragiczny wypadek.
W konsekwencji żaden pierwotniak ani bakteria nie
ma zmarłych przodków, bo zmarły pierwotniak
nie pozostawia potomstwa.
Proces starzenia się i nieuchronna śmierć dotyczy
tych organizmów, które w trakcie rozwoju zarodkowego
tworzą dwa typy komórek o wyraźnie oddzielonych
20
wszystkie il. w artykule: jerzy klag
21
funkcjach: komórki, które budują ciało (komórki
somatyczne) i komórki przeznaczone do rozrodu
(komórki płciowe). Los taki przypisany jest praktycznie wszystkim organizmom wielokomórkowym.
Modelowym przykładem jest tutaj wielokomórkowy
glon toczek (Volvox).
Toczek jest glonem o kształcie kuli zbudowanej
z zewnętrznej warstwy ok. 2000 zielonych komórek odżywiających całą kolonię i zaopatrzonych
w wici służące do lokomocji. Pojedyncza warstwa
tych komórek otacza galaretowatą substancję
wypełniającą wnętrze kuli, w której tkwią nieliczne
(16 sztuk), ogromne komórki przeznaczone do rozrodu. Toczek odróżnia się od swoich krewnych tym,
że na wczesnym etapie jego rozwoju od komórek
przeznaczonych do budowy kolonii, lokomocji i odżywiania oddziela się kilka komórek przeznaczonych
wyłącznie do rozrodu. Po uzyskaniu dojrzałości,
komórki rozrodcze zaczynają rozwój zarodkowy,
przy czym na samym niemal początku dochodzi
do rozdzielenia komórek „zarodka” na część somatyczną i rozrodczą. Po uzyskaniu odpowiedniego etapu rozwoju potomne osobniki wydostają się
do otoczenia przez otwór w ścianie ciała „rodzica”
i rozpoczynają samodzielne życie.
Co dzieje siz
вodzicem
Otóż osobnik ten umiera i organizm jego się
rozpada. Gorzej nawet: popełnia on samobójstwo,
produkując zestaw trujących białek powodujących
własną śmierć. Dokonując samozniszczenia,
udostępnia jednak resztki swego ciała jako pokarm dla swego potomstwa. Badacz, który opisał
cykl życiowy toczka, David Kirk, napisał: „Mamy
tu do czynienia z odwiecznym motywem życia
na Ziemi – ktoś musi umrzeć, aby inni mogli żyć”.
Inny biolog, Joseph Wood Krutch, opisał przypadek
toczka bardziej dramatycznie: „Ameba i pantofelek
są potencjalnie nieśmiertelne, lecz dla toczka
śmierć wydaje się tak nieunikniona, jak dla myszy
czy człowieka. Toczek musi umrzeć, bo wydał
na świat dzieci i nie jest już potrzebny. Kiedy
nadchodzi jego czas, delikatnie opada na dno
i odchodzi do swoich przodków”.
Podobne zależności pomiędzy śmiercią rodziców a wydaniem potomstwa spotykamy u innych
organizmów żywych, a zwłaszcza u zwierząt.
Młode osobniki rozwijają się, rosną, wzmacniają,
doskonalą swoją sprawność fizyczną, poszukują
partnera do rozrodu, wydają na świat potomstwo,
czasami opiekują się nim, karmią, bronią przed
drapieżnikami, aby bezpiecznie dorosły. Po okresie
rozrodczym sprawność fizyczna słabnie, zmniejsza
się odporność na choroby i – zanim się porządnie
zdąży zestarzeć – umiera.
Wielu uczonych zastanawia się, jakie czynniki
powodują starzenie się organizmów żywych i czy
można tym mechanizmom przeciwdziałać. Pomimo
22
wieloletnich badań nie ma jednak na razie zgody co
do mechanizmów biochemicznych odpowiedzialnych za stopniowe upośledzanie funkcji życiowych
komórek.
Niektórzy wskazują na mechanizm ograniczenia
liczby podziałów komórkowych. Każda linia komórkowa ma molekularny licznik podziałów, który blokuje
podziały po dojściu do określonej wartości. Jeśli licznik ten działa prawidłowo, to komórka jest chroniona
przed transformacją nowotworową, ale jednocześnie
się starzeje. Inni uczeni uważają, że przyczyną starzenia się organizmów są zmiany hormonalne, które
prowadzą do osłabienia ich funkcji fizjologicznych.
Jeszcze inni twierdzą, że o procesach starzenia decydują geny, których funkcje w młodym wieku są korzystne, a w starszym wieku szkodliwe. Geny takie
zostały nazwane plejotropowymi. Uczeni dysponują
licznymi danymi potwierdzającymi genetyczną teorię
starzenia się. Najsłynniejsze dane uzyskano z badań
nad długością życia nicienia Caenorhabditis elegans,
u którego znaleziono mutacje genowe wydłużające
życie tego robaka o 50, 100, a nawet o 300%.
Istnieje wreszcie grupa badaczy, która za przyczynę starzenia się komórek (a tym samym organizmów) uznaje procesy wytwarzania energii
potrzebnej do podtrzymywania procesów życiowych.
W tym przypadku chodzi o to, że w procesie oddychania wszystkie organizmy wytwarzają szkodliwe
substancje zwane wolnymi rodnikami. Wolne
rodniki uszkadzają molekuły budujące komórki,
uszkadzają enzymy, a z kolei wadliwe enzymy albo
tracą aktywność, albo wręcz powodują wytwarzanie
wielkiej liczby wadliwych cząsteczek. Tym sposobem z wiekiem gromadzą się źle funkcjonujące
molekuły, które coraz mocniej hamują metabolizm,
co doprowadza do śmierci komórki, zaś śmierć
wielu komórek doprowadza do spadku sprawności
organizmu i w konsekwencji do jego śmierci.
Komórki, z których zbudowane są organizmy,
zwalczają wolne rodniki za pomocą specjalnych
enzymów albo pobierając z pokarmem substancje
rozkładające owe szkodliwe molekuły.
Wiele „wymiataczy” wolnych rodników, jak np.
witaminę E, można kupić w aptece; pomagają one
organizmowi pozbywać się szkodliwych substancji
(ale uwaga: nadmiar „wymiataczy” może być bardziej
szkodliwy niż ich deficyt!). Także aktywność fizyczna
uruchamia mechanizmy wymiatania wolnych rodników z organizmu.
Wśród rozmaitych teorii dotyczących przyczyn
procesu starzenia się trudno więc znaleźć jedną,
która byłaby całkowicie satysfakcjonująca. Nie
ma wątpliwości, że wolne rodniki przyczyniają się
walnie do napędzania tego procesu, można więc
z nim walczyć, zarówno uzupełniając dietę odpo-
wiednimi składnikami, jak i uprawiając ćwiczenia
fizyczne. Jednak w końcu starość pokona każde
zwierzę i każdego człowieka. U człowieka procesy
starzenia widać w postaci zmarszczek już w wieku
dwudziestu kilku lat. Osoba czterdziestoletnia
zmarszczek ma już dużo, bo jej skóra straciła wiele
ze swej elastyczności. To samo można powiedzieć
o sprawności fizycznej.
Ta świadomość zasmuca, ale widać pewne
światełko w tunelu. Otóż istnieją mechanizmy odmładzające komórki i to w sposób radykalny. Proszę
sobie uświadomić, że często – ostatnio coraz częściej – czterdziesto-, a nawet czterdziestokilkuletnie
kobiety rodzą dzieci, jak matki dwudziestoletnie. Jak
to się dzieje, że ich komórki jajowe nie wykazują
zmian starczych pomimo „podeszłego” wieku? Czy
komórki rozrodcze są specjalnie chronione w okresie
rozwoju zarodkowego i później? A może pozbywają
się one w jakiś sposób uszkodzonych molekuł nagromadzonych w okresie życia kobiety?
Jest to wielka tajemnica, którą zaczynamy
powoli odkrywać i musimy przebyć jeszcze bardzo długą drogę, zanim uda nam się ją wyjaśnić.
Na razie wiemy, że komórka jajowa kobiety gromadzi
uszkodzenia w okresie od urodzenia do uwolnienia
z jajnika w procesie owulacji; wiemy też, że komórka
ta w jakiś tajemniczy sposób pozbywa się cząsteczek i struktur uszkodzonych przez wolne rodniki.
Może kiedyś poznamy te sposoby i uda nam się
je zastosować do „naprawy” komórek somatycznych? Pozwoliłoby to na znaczne wydłużenie życia
ludzkiego w dobrym zdrowiu.
23