Биологическое бессмертие
Биологическое бессмертие (иногда называемое бионеопределённой смертностью ) — это состояние, при котором уровень смертности от старения стабилен или снижается, тем самым отделяя его от хронологического возраста. Различные одноклеточные и многоклеточные виды, в том числе некоторые позвоночные, достигают этого состояния либо на протяжении всего своего существования, либо прожив достаточно долго. Биологически травмы бессмертное живое существо все еще может умереть по причинам, отличным от старения, например, из-за , яда , болезни , хищничества , нехватки доступных ресурсов или изменений в окружающей среде .
Это определение бессмертия было оспорено в « Справочнике по биологии старения» . [1] поскольку увеличение уровня смертности в зависимости от хронологического возраста может быть незначительным в очень старом возрасте , эта идея называется плато смертности в позднем возрасте . Уровень смертности может перестать увеличиваться в пожилом возрасте, но в большинстве случаев этот уровень обычно очень высок. [2]
Этот термин также используется биологами для описания клеток, на которые не распространяется ограничение Хейфлика на то, сколько раз они могут делиться.
Клеточные линии
[ редактировать ]Биологи выбрали слово «бессмертные» для обозначения клеток, на которые не распространяется предел Хейфлика — точка, при которой клетки больше не могут делиться из-за повреждения ДНК или укорочения теломер . До появления Леонарда Хейфлика теории Алексис Каррел выдвинул гипотезу, что все нормальные соматические клетки бессмертны. [3]
Термин «иммортализация» впервые был применен к раковым клеткам, которые экспрессировали фермент теломеразу, удлиняющий теломеры , и тем самым избегали апоптоза , то есть гибели клеток, вызванной внутриклеточными механизмами. Среди наиболее часто используемых клеточных линий — HeLa и Jurkat , обе из которых являются иммортализованными линиями раковых клеток. [4] Эти клетки широко использовались и до сих пор широко используются в биологических исследованиях, таких как создание вакцины против полиомиелита . [5] исследование стероидов половых гормонов, [6] и клеточный метаболизм. [7] Эмбриональные стволовые клетки и зародышевые клетки также считаются бессмертными. [8] [9]
Бессмертные клеточные линии раковых клеток могут быть созданы путем индукции онкогенов или потери генов-супрессоров опухолей . Один из способов вызвать бессмертие — это вирусопосредованная индукция большого Т-антигена . [10] обычно заносится через обезьяний вирус 40 (SV-40). [11]
Организмы
[ редактировать ]Согласно базе данных Animal Aging and Longevity Database, в список животных с незначительным старением (наряду с предполагаемым долголетием в дикой природе) входят: [12]
- Черепаха Бландинга ( Emydoidea blandingii ) – 77 лет.
- Ольм ( Proteus anguinus ) – 102 года.
- Восточная коробчатая черепаха ( Terrapene carolina ) – 138 лет.
- Красный морской еж ( Strongylocentrotus franciscanus ) – 200 лет.
- Морской окунь-шершавый глаз ( Sebastes aleutianus ) – 205 лет.
- Моллюск океанский куахог ( Arctica Islandica ) – 507 лет.
- Гренландская акула ( Somniosus microcephalus ) — от 250 до 500 лет.
Бактерии и некоторые дрожжи
[ редактировать ]Многие одноклеточные организмы стареют: с течением времени они делятся медленнее и в конечном итоге умирают. Асимметрично делящиеся бактерии и дрожжи также стареют. Однако симметрично делящиеся бактерии и дрожжи могут быть биологически бессмертными в идеальных условиях выращивания. [13] В этих условиях, когда клетка делится симметрично с образованием двух дочерних клеток, процесс клеточного деления может вернуть клетку в молодое состояние. Однако, если родитель асимметрично отпочковывается от дочери, только дочь возвращается в молодое состояние — родитель не восстанавливается, стареет и умирает. Подобным же образом стволовые клетки и гаметы можно считать «бессмертными».
Гидра
[ редактировать ]
Гидры — род семейства Cnidaria . Все книдарии способны к регенерации, что позволяет им восстанавливаться после травм и размножаться бесполым путем . Гидры — простые пресноводные животные, обладающие радиальной симметрией и содержащие постмитотические клетки (клетки, которые никогда больше не делятся) только в конечностях. [14] Все клетки гидры непрерывно делятся. [15] Было высказано предположение, что гидры не стареют и , как таковые, биологически бессмертны. В четырехлетнем исследовании 3 когорты гидр не выявили увеличения смертности с возрастом. Вполне возможно, что эти животные живут гораздо дольше, учитывая, что половой зрелости они достигают за 5 – 10 дней. [16] Однако это не объясняет, каким образом гидры впоследствии способны поддерживать длину теломер .
Медуза
[ редактировать ]Turritopsis dohrnii , или Turritopsis nutricula , представляет собой небольшой (5 миллиметров (0,20 дюйма)) вид медуз , который использует трансдифференцировку для пополнения клеток после полового размножения . Этот цикл может повторяться бесконечно, что потенциально делает его биологически бессмертным. Этот организм возник в Карибском море , но сейчас распространился по всему миру. [ нужна ссылка ] ключевые молекулярные механизмы его омоложения , по-видимому, включают репликацию и восстановление ДНК, а также обновление стволовых клеток. Согласно сравнительному геномному исследованию, [17] [18]
Подобные случаи включают гидрозойных Laodicea undulata. [19] и сцифозой Aurelia sp.1. [20]
Омары
[ редактировать ]Исследования показывают, что омары не могут замедлять, ослаблять или терять фертильность с возрастом и что старые омары могут быть более плодовитыми, чем молодые омары. Однако это не делает их бессмертными в традиционном смысле этого слова, поскольку с возрастом у них значительно больше шансов умереть от линьки панциря (как подробно описано ниже).
Их долголетие может быть связано с теломеразой — ферментом , который восстанавливает длинные повторяющиеся участки последовательностей ДНК на концах хромосом, называемые теломерами . Теломераза экспрессируется у большинства позвоночных на эмбриональных стадиях, но обычно отсутствует на взрослых стадиях жизни. [21] Однако, в отличие от позвоночных, омары во взрослом возрасте экспрессируют теломеразу через большую часть тканей, что, как предполагается, связано с их долголетием. [22] [23] [24] Вопреки распространенному мнению, омары не бессмертны. Омары растут путем линьки , которая требует значительных затрат энергии, и чем больше панцирь, тем больше энергии требуется. [25] В конце концов, омар умрет от истощения во время линьки. Также известно, что старые омары перестают линять, а это означает, что панцирь со временем повреждается, заражается или разваливается, что приводит к их смерти. [26] Средняя продолжительность жизни европейского лобстера составляет 31 год для самцов и 54 года для самок.
Планарии плоские черви
[ редактировать ]
Планарийные плоские черви имеют как половой, так и бесполый типы размножения. Исследования рода Schmidtea mediterranea показывают, что эти планарии, по-видимому, способны регенерировать (т.е. исцеляться) бесконечно, а бесполые особи обладают «очевидно безграничной [теломерной] регенеративной способностью, подпитываемой популяцией высокопролиферативных взрослых стволовых клеток». [27]
Для планарий, размножающихся половым путем: «продолжительность жизни отдельной планарии может достигать 3 лет, вероятно, из-за способности необластов постоянно заменять стареющие клетки». В то время как в отношении планарий, размножающихся бесполым путем: «отдельные животные в клоновых линиях некоторых видов планарий, размножающихся путем деления, сохраняются более 15 лет». [28] [29]
См. также
[ редактировать ]- Старение мозга
- Американская академия антивозрастной медицины
- Калико (компания)
- Криптобиоз
- Теория старения, связанная с повреждением ДНК
- Максимальная продолжительность жизни
- Фонд Мафусаила
- Теория надежности, старения и долголетия
- Омоложение (старение)
- Стратегии искусственного незначительного старения (SENS)
- Теломераза в раковой клетке
- Хронология исследований старения
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Масоро, EJ (2006). Остад, С.Н. (ред.). Справочник по биологии старения (Шестое изд.). Сан-Диего, Калифорния: Academic Press. ISBN 978-0-12-088387-5 .
- ^ Майкл Р. Роуз; Касандра Л. Раузер; Лоуренс Д. Мюллер (ноябрь – декабрь 2005 г.). «Поздняя жизнь: новый рубеж физиологии» . Физиологическая и биохимическая зоология . 78 (6): 869–878. дои : 10.1086/498179 . ПМИД 16228927 . S2CID 31627493 .
- ^ Шэй, Дж. В. и Райт, МЫ (2000). «Хейфлик, его предел и старение клеток». Nature Reviews Молекулярно-клеточная биология . 1 (1): 72–76. дои : 10.1038/35036093 . ПМИД 11413492 . S2CID 6821048 .
- ^ Склот, Ребекка (2010). Бессмертная жизнь Генриетты Лакс . Нью-Йорк: Корона/Рэндом Хаус. ISBN 978-1-4000-5217-2 .
- ^ Смит, Ван (17 апреля 2002 г.). «Жизнь, смерть и жизнь после смерти Генриетты Лакс, невольной героини современной медицинской науки» . Балтиморская городская газета . Архивировано из оригинала 14 августа 2004 г. Проверено 2 марта 2010 г.
- ^ Булзоми, Памела. «Проапоптотический эффект кверцетина в линиях раковых клеток требует ERβ-зависимых сигналов». Клеточная физиология (2012): 1891–898. Веб.
- ^ Райцер, Лоуренс Дж.; Вайс, Бертон М.; Кеннел, Дэвид (1978), «Доказательства того, что глютамин, а не сахар, является основным источником энергии для культивируемых клеток HeLa», Журнал биологической химии , 254 (25 апреля): 26X9–2676, PMID 429309
- ^ Кельнский университет (7 марта 2018 г.). «О бессмертии стволовых клеток» . ScienceDaily . Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ Сурани, Азим (1 апреля 2009 г.). «Зародышевые клетки: путь к бессмертию» . Кембриджский университет . Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ Майкл Р. Роуз; Касандра Л. Раузер; Лоуренс Д. Мюллер (1983). «Экспрессия большого Т-белка вируса полиомы способствует созданию в культуре «нормальных» клеточных линий фибробластов грызунов» . ПНАС . 80 (14): 4354–4358. Бибкод : 1983PNAS...80.4354R . дои : 10.1073/pnas.80.14.4354 . ПМЦ 384036 . ПМИД 6308618 .
- ^ Ирфан Максуд, М.; Матен, ММ; Бахрами, Арканзас; Гасролдашт, ММ (2013). «Бессмертие клеточных линий: проблемы и преимущества создания». Международная клеточная биология . 37 (10): 1038–45. дои : 10.1002/cbin.10137 . ПМИД 23723166 . S2CID 14777249 .
- ^ Виды с незначительным старением. Архивировано 17 апреля 2015 г. в Wayback Machine . AnAge: база данных о старении и долголетии животных
- ^ Текущая биология: том 23, выпуск 19, 7 октября 2013 г., страницы 1844–1852 «Делящиеся дрожжи не стареют в благоприятных условиях, но стареют после стресса». Мигель Коэльо1, 4, Айгюль Дерели1, Анетт Хаезе1, Себастьян Кюн2, Лилиана Малиновска1, Морган Э. ДеСантис3, Джеймс Шортер3, Симон Альберти1, Тило Гросс2, 5, Ива М. Толич-Нёрреликке1
- ^ Беллантуоно, Энтони Дж.; Бридж, Дайан; Мартинес, Дэниел Э. (30 января 2015 г.). «Гидра как послушная, долгоживущая модель системы старения» . Размножение и развитие беспозвоночных . 59 (суп1): 39–44. дои : 10.1080/07924259.2014.938196 . ISSN 0792-4259 . ПМК 4464093 . ПМИД 26136619 .
- ^ Бузгариу, Ванда; Венгер, Иван; Ткачук, Нина; Катунда-Лемос, Ана-Паула; Галлиот, Бриджит (15 января 2018 г.). «Влияние циклических клеток и регуляции клеточного цикла на регенерацию гидры» . Биология развития . 433 (2): 240–253. дои : 10.1016/j.ydbio.2017.11.003 . ISSN 0012-1606 . ПМИД 29291976 .
- ^ Мартинес, Дэниел Э. (1998). «Схема смертности предполагает отсутствие старения у Гидры» (PDF) . Экспериментальная геронтология . 33 (3): 217–225. CiteSeerX 10.1.1.500.9508 . дои : 10.1016/S0531-5565(97)00113-7 . ПМИД 9615920 . S2CID 2009972 . Архивировано (PDF) из оригинала 26 апреля 2016 г.
- ^ Гринвуд, Вероника (6 сентября 2022 г.). «Эта медуза может жить вечно. Ее гены могут рассказать нам, как» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 22 сентября 2022 г.
- ^ Паскуаль-Торнер, Мария; Карреро, Дидона; Перес-Сильва, Хосе Г.; Альварес-Пуэнте, Диана; Ройс-Валле, Дэвид; Бретоны, Габриэль; Родригес, Дэвид; Мастер, Дэниел; Матео-Гонсалес, Елена; испанский, Яиза; Мариньо, Гильермо; Акунья, Хосе Луис; Кесада, Виктор; Лопес-Отин, Карлос (6 сентября 2022 г.). «Сравнительная геномика смертных и бессмертных книдарий открывает новые ключи к омоложению» . Труды Национальной академии наук . 119 (36): e2118763119. Бибкод : 2022PNAS..11918763P . дои : 10.1073/pnas.2118763119 . ISSN 0027-8424 . ПМЦ 9459311 . ПМИД 36037356 .
- ^ Де Вито; и др. (2006). «Свидетельства обратного развития у Leptomedusae (Cnidaria, Hydrozoa): случай Laodicea undulata (Forbes and Goodsir 1851)». Морская биология . 149 (2): 339–346. дои : 10.1007/s00227-005-0182-3 . S2CID 84325535 .
- ^ Он; и др. (21 декабря 2015 г.). «Обращение жизненного цикла у Aurelia sp.1 (Cnidaria, Scyphozoa)» . ПЛОС ОДИН . 10 (12): e0145314. Бибкод : 2015PLoSO..1045314H . дои : 10.1371/journal.pone.0145314 . ПМЦ 4687044 . ПМИД 26690755 .
- ^ Конг Ю.С. (2002). «Человеческая теломераза и ее регуляция» . Обзоры микробиологии и молекулярной биологии . 66 (3): 407–425. дои : 10.1128/MMBR.66.3.407-425.2002 . ПМК 120798 . ПМИД 12208997 .
- ^ Вольфрам Клэппер; Карен Кюне; Кумуд К. Сингх; Клаус Хейдорн; Реза Парвареш и Гвидо Крупп (1998). «Долголетие омаров связано с повсеместной экспрессией теломеразы» . Письма ФЭБС . 439 (1–2): 143–146. дои : 10.1016/S0014-5793(98)01357-X . ПМИД 9849895 . S2CID 33161779 .
- ^ Джейкоб Сильверман (5 июля 2007 г.). «Есть ли там 400-фунтовый омар?» . как все работает . Архивировано из оригинала 27 июля 2011 г.
- ^ Дэвид Фостер Уоллес (2005). «Рассмотрим лобстера» . Рассмотрим «Лобстера и другие эссе» . Литтл, Браун и компания . ISBN 978-0-316-15611-0 . Архивировано из оригинала 12 октября 2010 года.
- ^ «Биотемп» . Архивировано из оригинала 11 февраля 2015 г. Проверено 10 февраля 2015 г.
- ^ Корень, Марина. «Не слушайте шумиху: омары на самом деле не бессмертны» . Архивировано из оригинала 12 февраля 2015 г.
- ^ Томас Си Джей Тан; Руман Рахман; Фарах Джабер-Хиджази; Дэниел А. Феликс; Чен Чен; Эдвард Дж. Луи и Азиз Абобейкер (февраль 2012 г.). «Поддержание теломер и активность теломеразы по-разному регулируются у бесполых и половых червей» . ПНАС . 109 (9): 4209–4214. Бибкод : 2012PNAS..109.4209T . дои : 10.1073/pnas.1118885109 . ПМК 3306686 . ПМИД 22371573 . Архивировано из оригинала 06 марта 2012 г.
- ^ « Шмидтеа , модель планарий» . www.geochembio.com . Архивировано из оригинала 30 декабря 2010 г.
- ^ Архивировано в Ghostarchive и Wayback Machine : «О чем думают тела: биоэлектрические вычисления вне нервной системы — NeurIPS 2018» . Ютуб .
Библиография
[ редактировать ]- Джеймс Л. Гальперин . «Первый бессмертный» , Дель Рей, 1998. ISBN 0-345-42092-6
- Роберт Эттингер . Перспектива бессмертия , Ria University Press, 2005. ISBN 0-9743472-3-X
- Доктор Р. Майкл Перри. Навсегда для всех: моральная философия, крионика и научные перспективы бессмертия , Universal Publishers, 2001. ISBN 1-58112-724-3
- Мартинес, DE (1998) «Модель смертности предполагает отсутствие старения у гидры». Экспериментальная геронтология , май 1998 г.; 33 (3): 217–225. Полный текст.
- Роуз, Майкл; Раузер, Касандра Л.; Мюллер, Лоуренс Д. (весна 2011 г.). Старение останавливается? . Издательство Оксфордского университета.
