Механизм старения человека

[Argonis]

Как известно, хранение, передача из поколения в поколение и реализация генетической информации развития и функционирования многоклеточного организма (так же, как и абсолютного большинства прочих организмов) осуществляется с помощью молекулы ДНК. Также известно, что все клетки организма обладают идентичной ДНК, а различия в строении тех или иных клеток многоклеточного организма обуславливаются избирательной активностью генов в зависимости от функциональной специализации данной клетки. Можно сказать, что имея книгу, отдельная клетка многоклеточного организма обращается лишь к той главе, которая предназначена именно для нее. И только в этой главе описывается, что и каким образом должна делать данная клетка.
В то же время, во всяком случае, применительно к человеческому организму, многоклеточный организм нельзя рассматривать как нечто статичное. Очевидно, что организм 10 летнего ребенка существенно отличается от организма взрослого 20 летнего человека того же пола по ряду характеристик, как всего организма, так и его отдельных систем, органов, тканей. Значит, для правильного чтения инструкций ДНК клеткам организма необходимо учитывать еще и временной критерий. Возвращаясь к аналогии с книгой, клетка (например, мышечной ткани сердца), обращается не ко всей главе «Мышечная ткань сердца», а к разделу, в котором описывается должная деятельность клетки мышечной ткани сердца 10 летнего ребенка. В противном случае мы бы имели массу примеров несчастных людей, имеющих одновременно правую руку как у ребенка, а левую – как у взрослого человека. Таким образом, очевидно, что для правильного чтения ДНК клетке необходимо знать время жизни всего многоклеточного организма, то есть, его возраст.
Учитывая необходимость для клеток знания возраста организма (здесь и далее имеется в виду человеческий организм) логично предположить, что в организме имеется некий элемент, «часы», измеряющие время жизни организма. На мой взгляд, функции таких «часов» осуществляются одним органом или вернее, элементом организма, вероятно имеющим неклеточное строение. «Часы» должны отвечать требованиям сверхстабильности и сверхнадежности то есть обладать стремящейся к абсолюту способностью сохранять во времени значение времени жизни организма и точность отсчета времени даже в условиях неблагоприятного внешнего воздействия. Повреждение «часов» грозит рассинхронизацией деятельности систем, тканей и отдельных клеток организма в результате невозможности правильного чтения специфичных для клетки инструкций ДНК. Следует отметить, что известно крайне мало случаев заболевания человека в следствие повреждения «часов». К таким случаям возможно относится заболевание прогерией, а также несинхронное развитие органов и тканей человека с общим отставанием биологического возраста от номинального (например, случай с Гринберг Брук).
Клетки организма не могут удовлетворять данным требованиям в силу недостаточной устойчивости к внешним (воздействие неблагоприятных явлений окружающей среды, в том числе воздействие различными излучениями, попаданием в организм вредных веществ, поражение вирусами и т.д.) и внутренним (например, спонтанное повреждение ДНК, которое не было устранено через механизм репарации) факторам вредоносного воздействия, в результате которых могут возникнуть мутации клеток. Также имеется риск ошибок передачи показаний «часов» при делении клеток, при превращении стволовых клеток в смертные соматические клетки какой-либо ткани. Указанные случаи могут привести к ситуации, когда клетки «часы» (если «часы» представлены лишь отдельной группой клеток) будут иметь разное значение показателей времени, что не допустимо. По тем же причинам маловероятна реализация «часов» как обязательной составляющей каждой клетки организма.
Предположительно, растения и грибы преимущественно используют внешние «часы», представленные в виде закономерностей изменения состояния климата (например, периодическое изменение соотношения светлого и темного времени суток в году в умеренных широтах и выше). В то же время, многие представители царства животных в силу специфики образа существования в принципе не могут ориентироваться на внешние «часы» как на главный способ определения возраста своего организма и отсчета времени, в связи с чем им требуются «часы», представленные внутренним элементом данного организма. Учитывая, что на такой элемент возложены идентичные функции в пределах различных классов и даже типов животных, по всей видимости, данный элемент реализован схожим образом у различных представителей животных.
Каким же образом эти «часы» реализованы внутри организма? Учитывая потенциальную предрасположенность клеток к различным повреждениям, мутациям, маловероятна реализация «часов» в качестве группы специализированных клеток, тканей организма. Предполагаю, что «часы» представляют собой некоторое количества химического элемента, окруженного специализированными клетками, регистрирующими изменение состояния химического элемента. Таким изменением может быть, например, распад одного изотопа элемента с превращением его в другой изотоп (на схожих процессах основан радиоуглеродный анализ) или периодические колебания связанные с процессами, происходящими на уровне атомов или молекул (наподобие атомных часов). Конечно, одна из регистрирующих клеток может неверно считывать и передавать временные данные, но в этом случае всегда сохраняется возможность свериться с эталоном и определить ошибочность таких данных.
Другим необходимым условием функционирования организма является способность самоидентификации клетки о принадлежности к той или иной группе клеток. По аналогии с книгой, клетка должна понимать, что в настоящий момент ей нужно прочитать только такой то и никакой другой раздел такой то главы. Логично предположить, что об этом ей должен кто то сообщить, причем сообщающий должен видеть всю картину в целом, или, другими словами, знать содержание всей книги, всей генетической программы развития организма. Причем в качестве такой книги может выступать не любая копия книги, не любое ДНК любой клетки, а именно оригинал, эталон, сравнение с которым позволяет выявить наличие в какой-либо части организма неточной, искаженной копии книги, то есть наличие клетки с ДНК, несоответствующей эталону. В отсутствие эталона теряется сам критерий правильности, последствия чего весьма плачевны. Учитывая, что функции контроля состояния организма выполняются разделами головного мозга, хранением и обработкой генетической программы, эталонной ДНК, также предположительно занимается один из разделов головного мозга.
В связи с вышеизложенным, мною предполагается следующая общая схема развития организма. В некоторую дату XX контролирующий орган (вероятно, специальный раздел головного мозга) сверяется с показаниями «часов», согласно которым возраст организма составляет X лет. Затем, данный орган сверяется с главой генетической программы («эталонной ДНК»), посвященной состоянию организма в X лет. После этого контролирующий орган направляет всем клеткам организма указание об обращении к X летнему разделу специфичной главы внутриклеточной версии ДНК.
Какое значение имеет всё вышеописанное для объяснения явления старения? Логично предположить, что если в ДНК имеются разделы, описывающие должное состояние организма в 5, 10, 20 лет, то вполне вероятно, что описание состояния организма есть и для более поздних возрастов с постепенным снижением интенсивности обмена веществ. В этом случае причиной старения организма является описание в разделе ДНК для определенного возраста пониженной интенсивности обмена веществ, в результате чего в организме начинает преобладать процесс износа клеток, тканей, органов над процессом их восстановления. Таким образом, можно говорить о феномене запрограммированного старения. Пренебрежительное старение человека в возрасте, превышающем 100 лет может определяться тем, что в ДНК нет описания состояния человека в более позднем возрасте.
Существующие теории старения, которые объясняют данное явление нарастанием количества мутаций клеток организма, утратой ими теломер, накоплением свободных радикалов и другим вредоносным воздействием, по факту описывают лишь частные моменты проявления старения. Учитывая бессмертность стволовых клеток, обеспечивающих замену прочих (за исключением половых) выбывших клеток человека, для постоянного обновления организма объективно необходимо только поступление ресурсов, нужных для обеспечения деления стволовых клеток. То есть наличия во внешней среде пищи, воды, воздуха. Указанные теории не объясняют причины замедления процесса обновления клеток. Кроме того, если организм стареет из-за накопления мутаций или вредных веществ в отдельных тканях, то почему старение всех тканей, органов организма происходит приблизительно равномерно?
Объяснение причины старения тем, что в организме человека не возобновляется часть клеток нервной системы, которые в следствие постепенной гибели уменьшаются в количестве, не объясняет принципиальную подверженность старению и смерти от старости большинства разновидностей организмов на нашей планете, в том числе и тех, у которых данные клетки возобновляются.
Я не берусь строить предположения о первопричине старения (то есть, о целесообразности программирования старения и смерти при наличии принципиальной возможности обеспечить бессмертие организма). Предположение об долгосрочной полезности данного явления для всего вида в связи со стимулированием видовой изменчивости и приспособляемости, эволюции, мне кажется сомнительным, каких-либо прочих полезных моментов я в этом явлении не вижу.
Можно ли каким-то образом избежать старения? Исходя из вышеизложенного, можно предположить 2 варианта влияния на процесс старения организма. Во-первых, можно повлиять на «эталонную ДНК», а во-вторых – повлиять на «часы».
Первый вариант мне кажется крайне трудновыполнимым. В современной науке нет четкого понимания, почему в тот или иной промежуток времени происходит чтение тех или иных участков ДНК в тех или иных клетках. Также не понятно, каким образом отредактировать «эталонную ДНК», не нанеся при этом вреда здоровью человека, особенно с учетом того, что хранилищем такого ДНК скорее всего выступает множество специализированных клеток, воздействовать на которые нужно одновременно. Даже если такое воздействие окажется успешным, вряд ли произойдет что то хорошее в случае, если организм вдруг решит, что ДНК почти всех его клеток не соответствуют эталону. В принципе можно добиться искусственного оплодотворения измененных (с ДНК бессмертного организма) половых клеток, но при этом возникает такой большой клубок медико-этических проблем, что лучше отказаться от этой идеи раз и навсегда.
Второй вариант мне кажется более перспективным. «Часы» отвечают лишь за одну функцию – измерения времени, что предположительно не требует сложного исполнения. «Часы» выполняют идентичную функцию во множестве организмов царства животных и по видимому выглядят в них схожим образом, что облегчает поиск «часов» экспериментальным путем. Ну и, на мой субъективный взгляд, проще заставить организм обращаться неограниченное время к разделу ДНК, посвященному 20-летнему человеку, чем переписывать саму ДНК. Для этого мы пока что слишком скверные писатели.

[beaver]

Значит, для правильного чтения инструкций ДНК клеткам организма необходимо учитывать еще и временной критерий. Возвращаясь к аналогии с книгой, клетка (например, мышечной ткани сердца), обращается не ко всей главе «Мышечная ткань сердца», а к разделу, в котором описывается должная деятельность клетки мышечной ткани сердца 10 летнего ребенка.

К сожалению, эта аналогия ложная: в геноме нет никаких специальных инструкций для 10-летнего и для 60-летнего возраста.
"Часы" в виде длины теломер, реализованы в каждой клетке, но, кроме этих внутренних часов, есть еще и окружающая среда - ее (био)химический состав + состояние соседних клеток. Часы могут остановиться, но выглянув за окно, можно определить, как минимум, день сейчас или ночь и лето или зима.

[Оремп]

Рассуждения, в общем-то, здравые. Но!
Во-первых, длина ДНК всё же не бесконечна. Число генов на ней не столь велико, как принято думать. Их всего несколько десятков тысяч. А описывать они должны миллионы признаков, которые есть в каждом более-менее сложном организме. Если же ещё поделить их число на временные периоды, то представьте сами, что останется.
Во-вторых, не понятно, почему понижение обмена веществ приводит к ускорению износа? Логично было бы предположить противоположное. В пользу обратного говорит и большое количество экспериментальных данных о продлении жизни.

[Ujcnm]

Source of the post
Как известно, хранение, передача из поколения в поколение и реализация генетической информации развития и функционирования многоклеточного организма (так же, как и абсолютного большинства прочих организмов) осуществляется с помощью молекулы ДНК...

Известно, что старение - универсальное явление, поскольку наблюдается в равной степени как у живых, так и у неживых объектов природы. Однако про этот факт регулярно забывают даже геронтологи, когда произвольно назначают на ведущую роль в старении какую-нибудь часть организма: мембраны, ферменты, ЦНС, гормоны, белки, хромосомы, ДНК и т.д. В геронтологии скопилось уже несколько сотен недееспособных гипотез о природе старения, которые не учитывают универсальности старения. Нужна ли нам ещё одна с таким же логическим дефектом?
Давно очевидно: выяснять суть старения на основе рассуждений о ДНК, теломерах, белках, ферментах и других внутриклеточных структур, игнорируя факт универсальности старения, явная ошибка, т.к. у приборов, машин, механизмов подобных образований нет и в помине, хотя они тоже подвержены старению.

[Оремп]

Угу, порой геронтологам явно не хватает логики (мягко говоря).
И всё же организм нельзя приравнивать к машине. Если в машине последовательно заменять все выходящие из строя детали, то она может существовать сколь угодно долго. В организме этот процесс самообновления происходит автоматически.

[Ujcnm]

Source of the post
Угу, порой геронтологам явно не хватает логики (мягко говоря).
И всё же организм нельзя приравнивать к машине. Если в машине последовательно заменять все выходящие из строя детали, то она может существовать сколь угодно долго. В организме этот процесс самообновления происходит автоматически.

Действительно: организм - не машина, и для управления живыми объектами требуется знание качественной характеристики живого.
Тем не менее, чтобы разобраться в сути старения (которое универсально), нужно найти отвечающую за старение особенность структуры, которая есть как у живых, так и неживых объектов природы.
Рассуждения же о ДНК в связи со старением, которые предложил автор, явно излишни, поскольку не содержат необходимой для правильного вывода информации.

[Dredd]

Source of the post
Угу, порой геронтологам явно не хватает логики (мягко говоря).
И всё же организм нельзя приравнивать к машине. Если в машине последовательно заменять все выходящие из строя детали, то она может существовать сколь угодно долго. В организме этот процесс самообновления происходит автоматически.

Дак человеку если все детали научится заменять на более молодые- тоже, подикась, сможет существовать долго

[Daeloce]

Source of the post
Давно очевидно: выяснять суть старения на основе рассуждений о ДНК, теломерах, белках, ферментах и других внутриклеточных структур, игнорируя факт универсальности старения, явная ошибка, т.к. у приборов, машин, механизмов подобных образований нет и в помине, хотя они тоже подвержены старению.

Мягко говоря старение живого организма и старение механизмов есть несколько разные процессы, и общего у них только обозначающее их слово в русском языке.

Тем более, если уж на то пошло, то существует множество бессмертных(или почти бессмертных) организмов. Так что у геронтологов с логикой все в порядке, они ищут причины старения конкретных живых организмов, пытаясь понять какие молекулярные механизмы этому способствуют, и сравнивать это со "старением" механизмов мягко говоря глупо.

[Daeloce]

Теперь о стартовом посте.

ДНК это не чертеж и даже не описание строения организма, как многие себе представляют. Поэтому там не может быть плана строения человека в 5, 10 и т.д. лет. ДНК это локальные правила клетки что нужно делать(а точнее какие белки производить) ориентируясь на окружающую обстановку(химические вещества, физическую обстановку и т.п.). А то что в итоге получается организм который похож на собаку, человека, сосну или рыбу так это можно сказать случайность.

Что касается стволовых клеток. Во-первых в нормальном взрослом организме далеко не все ткани и органы способны регенерировать. И дело даже не в нервных клетках(которые кстати по последним данным все-таки восстанавливаются, пусть и медленно). Например сердечная мышца не способна к восстановлению.

Далее. Стволовые клетки конечно бессмертны, но в них точно так же накапливаются мутации. А поскольку стволовая клетка это не плохой претендент на становление раком, то на них тоже надежда не велика.

А вообще идеи и размышления это хорошо, но не плохо было бы прежде чем теоретизировать на такой не простой вопрос как старение все же почитать что-нибудь из области биологии.

[Ujcnm]

Source of the post
Мягко говоря старение живого организма и старение механизмов есть несколько разные процессы, и общего у них только обозначающее их слово в русском языке.

Тем более, если уж на то пошло, то существует множество бессмертных(или почти бессмертных) организмов. Так что у геронтологов с логикой все в порядке, они ищут причины старения конкретных живых организмов, пытаясь понять какие молекулярные механизмы этому способствуют, и сравнивать это со "старением" механизмов мягко говоря глупо.

"Не преумножай числа сущностей сверх необходимого" (Оккам).
Нет какой-либо необходимости рассматривать процесс старения двояко, если он является универсальным явлением, поскольку выявлен и у живых и у неживых объектов природы.
Кроме того, сказки о бессмертных организмах придумывает тот, кто геронтологией никогда не занимался и методами регистрации старения не владеет.
Достаточно прикинуть, сколько должен жить человек, наблюдающий за "бессмертными" организмами, чтобы понять абсурдность утверждения о существовании бессмертных существ.