Nowy numer 37/2021 Archiwum

Tajemnica nieśmiertelności

Nauka wiele razy podpowiadała nam, jak radzić sobie ze starzeniem się. Czy uda się z tych rad skorzystać? I czy na pewno chcemy wydłużać swoje życie w nieskończoność?

Podczas przyglądania się bilionom komórek, które budują ludzkie ciała, można czasem dostrzec moment ich podziału. Wtedy z jednej elementarnej cegiełki życia tworzą się dwie potomne. Także w ten sposób regenerują się uszkodzone tkanki. Stare komórki zastępowane są nowymi. Sami również powstaliśmy na skutek dzielenia się zapłodnionej komórki jajowej. Podziały komórkowe to podstawa życia. Ich częstotliwość jest zróżnicowana. Na przykład komórki budujące naskórek muszą dzielić się nieustannie, ponieważ co minutę człowiek traci nawet 40 tys. martwych komórek pokrywających jego ciało. Z kolei komórki wątroby dzielą się znacznie rzadziej. Każdy podział sterowany jest wieloma reakcjami biochemicznymi, które pilnują, żeby zachodził z wielką precyzją. Instrukcje działania komórka odnajduje w materiale genetycznym – DNA, którego główny magazyn znajduje się w jądrze komórkowym.

Początek starzenia się

Z każdym podziałem komórki materiał genetyczny się zmienia. Niektóre z tych zmian są przypadkowe, inne w pewnym sensie zaplanowane. Gdy podwójna spirala materiału genetycznego rozplata się na osobne nici, każda z nich kopiowana jest w odmienny sposób. Jedna – bardzo sprawnie, od początku do końca bez żadnego przystanku, druga fragmentarycznie, niewielkimi odcinkami. Zostają na niej dziury, które trzeba zapełnić. Zajmuje się tym specjalna cząsteczka, która nie jest w stanie uzupełnić wszystkiego. Za każdym razem, gdy dochodzi do podziału, gdy tworzona jest kopia nici DNA, jedna końcówka nici jest nieco krótsza. W końcu, z powodu tego skracania, komórka przestanie się dzielić. I to jest właśnie – na poziomie komórkowym – proces starzenia się. A brak podziału to śmierć.

Natura stworzyła więc coś w rodzaju licznika podziałów, komórka nie może się dzielić w nieskończoność. Oczywiście także od tej reguły są wyjątki. W niektórych komórkach znajdują się cząsteczki (telomerazy), które nie pozwalają na skracanie nici. Problem w tym, że nie są one obecne wszędzie. Pracują głównie w komórkach odpowiadających za tworzenie plemników i komórek jajowych. A z wiekiem i ten mechanizm ochronny przestaje dobrze działać.

Opisany mechanizm skracania nici podczas kopiowania nie jest jedyną przyczyną starzenia się. DNA czasami pęka, szczególnie w rejonie zakończeń chromosomów. Ale i na to znalazł się sposób. Na poziomie komórkowym występują mechanizmy naprawcze. Jednak i one z czasem działają coraz gorzej. A to prowadzi do starzenia się komórek, a więc i tkanek, czyli całego organizmu.

Nieśmiertelne bakterie

Czy te mechanizmy starzenia się można wyeliminować? Jakiś czas temu w świecie nauki pojawiła się koncepcja, że potencjalnie nieśmiertelne mogą być organizmy jednokomórkowe. Skoro istotną rolę w starzeniu się odgrywa skracanie telomerów, to bakteriom to nie grozi, ponieważ ich nie mają. Ich DNA jest koliste, więc nie ma końca. Ponadto wiadomo, że bakterie dzielą się szybko. Na tyle szybko, że nie zdążą zadziałać mechanizmy naprawcze. A może one wcale nie potrzebują naprawy, bo podczas ich podziałów nie dochodzi do częstych uszkodzeń kodu genetycznego? Tak faktycznie mogłoby być, gdyby mikroorganizmy żyły w idealnych warunkach – w bezpiecznym miejscu i z dostępem do pożywienia. W innym wypadku nawet one odkładają w swoich komórkach problematyczne cząsteczki, między innymi błędnie stworzone białka. Proces ich usuwania jest dość energochłonny i powolny. Badania pokazały, że np. bakteria Escherichia coli jest w stanie z tą niedogodnością sobie poradzić.

Wyniki prac naukowych dowodzą, że na skutek podziałów komórkowych tworzą się dwie komórki „córki”, które nie są identyczne. Uszkodzenia akumulowane przez matkę zostają na jednym biegunie, zwanym starym. Po drugiej stronie powstaje komórka odmłodzona, wolna od problematycznego bagażu. Sprawnie powtarza ona cykl swojej rodzicielki – daje lepszy start jednej ze swoich córek. Z kolei stare komórki, które skumulowały zbyt dużo uszkodzeń, przestają się dzielić – stają się śmiertelne.

Traktując zbiorowisko takich bakterii jako coś, co przypomina prymitywny organizm, można powiedzieć, że dzięki tej strategii zachowuje on nieśmiertelność. Odmłodzone komórki mogą dzielić się bez końca.

Nieśmiertelna meduza

Za nieśmiertelną biologicznie uważana jest także meduza Turritopsis dohrnii. Jej cykl rozwojowy nie różni się znacznie od cykli innych przedstawicieli tej grupy. Wygląda on zadziwiająco zwyczajnie. Po zapłodnieniu powstaje pływająca larwa zwana planulą. Osiada ona na dnie morza. Następnie tworzy się z niej kolonia drzewkowatych form zwanych polipami. Z nich wykształcają się dzwonowate meduzy, które dojrzewają płciowo, aby wydać kolejne pokolenia.

Wyjątkowość tego organizmu ujawnia się w przypadku uszkodzenia, zmiany temperatury czy niedostatku pożywienia. Badania wykazały, że każde z formowanych stadiów zwierzęcia może cofnąć się do formy polipa. W ten sposób unika on śmierci. Molekularne mechanizmy tego procesu nie są jeszcze znane.

Nauka wiele razy podpowiadała nam, jak radzić sobie ze starzeniem się. Czy uda się z tych rad skorzystać? Cóż, od bakterii czy meduz różnimy się zasadniczo. Z drugiej jednak strony na poziomie komórek u wszystkich ziemskich organizmów działają te same albo podobne mechanizmy, a informacja genetyczna zapisana jest przy użyciu tych samych „liter”.

Czy to bezpieczne?

Nie jest to niemożliwe. Wprawdzie wciąż niewiele wiemy o tym, jak niektóre zwierzęta w praktyce osiągają nieśmiertelność, ale poznanie tych mechanizmów jest być może tylko kwestią czasu. Najważniejszym mechanizmem jest kwestia skracania nici genetycznej podczas jej kopiowania. Gdyby udało się poradzić sobie z tym problemem, do nieśmiertelności byłby już tylko jeden krok. Tylko czy ten krok nie byłby fałszywy? Skracanie nici podczas kopiowania to zabezpieczenie przed powstawaniem nowotworów. Czy wyłączenie tego mechanizmu nie byłoby zbyt niebezpieczne? Gdy próbowano te zabiegi zastosować u myszy, przedłużono im życie o 24 proc. Życie człowieka wydłużyłoby się więc o ponad 20 lat! Równocześnie nie zauważono, by nowotwory u tak zmodyfikowanych myszy występowały częściej. Być może kiedyś uda się – manipulując mechanizmami na poziomie komórki – wydłużyć życie człowieka. Ale czy trzeba to robić? To, że przyroda ma mechanizmy, które mogą prowadzić do pewnego rodzaju nieśmiertelności, nie znaczy, że należy je stosować. Planeta nie jest nieskończenie pojemna. Zmiany klimatu już teraz sprawiają, że uprawy w wielu miejscach na ziemi są coraz mniej urodzajne. Dlatego nieśmiertelność człowieka, w biologicznym rozumieniu tego słowa, mogłaby się obrócić przeciwko nam. Wydaje się więc, że tak jak badanie nieśmiertelności u bakterii czy meduz jest doskonałym pomysłem, tak stosowanie wiedzy na ten temat u ludzi mogłoby doprowadzić nas – paradoksalnie – do śmierci.•

« 1 »
oceń artykuł Pobieranie..

Zobacz także

Wyraź swoją opinię

napisz do redakcji:

gosc@gosc.pl

podziel się