Kemenangan atas penuaan adalah impian manusia yang sudah berlangsung lama. Namun, para ilmuwan, meski banyak penelitian, masih belum sepenuhnya memahami mengapa seiring bertambahnya usia, fungsi tubuh secara bertahap terganggu, dan organ gagal. "Lenta.ru" berbicara tentang pekerjaan baru yang menjelaskan kemustahilan awet muda dalam realitas modern.
Salah satu penemuan terpenting dalam biologi penuaan manusia terjadi lebih dari 50 tahun yang lalu. Pada tahun 1961, profesor anatomi di Universitas California, Leonard Hayflick, menemukan bahwa sel manusia mati setelah sekitar 50 pembelahan, dan saat mereka mendekati titik ini, mereka menunjukkan tanda-tanda penuaan. Fenomena ini dikaitkan dengan pemendekan telomer - ujung kromosom yang melindungi bagian penting DNA dari kerusakan. Saat telomer benar-benar hilang, sel memulai mekanisme penghancuran diri.
Meskipun pemendekan telomer masih diyakini oleh beberapa aktivis anti-penuaan sebagai penyebab utama penurunan lambat dan kematian berikutnya, para ilmuwan telah mengajukan teori lain. Misalnya, akumulasi mutasi bertahap pada DNA, pemrograman evolusioner, atau pengaruh radikal bebas. Terlepas dari kenyataan bahwa hampir setengah abad telah berlalu sejak penemuan batas Hayflick, masih belum ada pemahaman penuh tentang apa sebenarnya yang membuat organisme hidup menua.
Ahli Gerontologi Brett Augsburger dari Universitas Auburn di Amerika Serikat telah mengembangkan pendekatan baru untuk menjelaskan penyebab penuaan. Dalam makalahnya, pracetak yang diterbitkan di repositori bioRxiv.org, dia menyarankan bahwa kunci untuk memecahkan masalah mungkin termodinamika nonequilibrium, yang menggambarkan sistem yang tidak dalam kesetimbangan termodinamika. Menurut ilmuwan tersebut, harapan hidup tergantung pada tingkat kerusakan molekul biologis dan hilangnya informasi yang tak terhindarkan. Menjadi jelas mengapa kemenangan atas penuaan tidak mungkin dalam waktu dekat: hukum fisik yang mendasar membuat kerusakan tubuh tak terelakkan.
Pendekatan baru menjelaskan beberapa paradoks yang muncul pada model penuaan lainnya, serta mengungkap kelemahan mendasar dalam teori soma sekali pakai, yang diajukan pada tahun 1977 oleh ahli biologi Inggris Thomas Kirkwood.
Teori soma sekali pakai mengasumsikan bahwa tubuh harus memiliki sejumlah energi untuk menjaga metabolisme, reproduksi, pemulihan, dan fungsi lainnya. Karena jumlah makanan selalu terbatas, Anda harus berkompromi. Karena mekanisme yang bertanggung jawab untuk regenerasi tidak menerima cukup energi, tubuh mulai menua. Beberapa ahli percaya bahwa yang membatasi sumber daya adalah waktu, bukan tenaga. Menurut sudut pandang ini, untuk setiap organisme ada durasi kehamilan yang optimal, ketika keturunannya paling layak. Namun, itu membatasi jumlah waktu yang dapat dicurahkan untuk pertumbuhan dan perkembangan. Dengan demikian, laju perkembangan dan masa gestasi dipengaruhi oleh seleksi alam. Mempercepat kehamilan membatasi waktusisihkan untuk perbaikan kerusakan sel. Ini, pada gilirannya, mengarah pada akumulasi cacat dan penurunan harapan hidup dibandingkan dengan organisme dengan masa gestasi yang lama.
Kromosom dengan telomer
Video promosi:
Gambar: Program Genom Manusia Departemen Energi AS
Hukum kedua termodinamika menunjukkan bahwa segala bentuk energi cenderung pergi ke keadaan yang kurang teratur - dengan kata lain, menghilang di ruang angkasa. Sistem non-kesetimbangan apa pun, termasuk organisme hidup, akan mengubah energi dengan cara ini sampai titik kesetimbangan tercapai - dalam hal ini, keadaan kematian. Banyak makhluk mampu menahan transisi ke keadaan keseimbangan cukup lama untuk berkembang dan bereproduksi. Untuk spesies yang berbeda, waktu ini membutuhkan waktu beberapa jam hingga beberapa dekade.
Batas Hayflick, membatasi pembelahan sel somatik
Dalam organisme hidup, jauh dari keadaan kesetimbangan termodinamika, energi bebas terkonsentrasi pada ikatan kimiawi biomolekul besar. Hal ini memungkinkan untuk melanjutkan dengan berbagai proses, dari pengungkapan protein dan penguraian DNA hingga hidrolisis, oksidasi, dan metilasi. Auxburger memodelkan sistem yang menunjukkan bahwa biomolekul pasti akan terdegradasi, menghasilkan disipasi energi. Selain itu, setiap proses yang terjadi di dalam tubuh berkontribusi pada pendekatan ke keadaan keseimbangan, termasuk pembentukan impuls listrik.
Penulis karya tersebut sampai pada kesimpulan bahwa mekanisme pemulihan molekul tidak menjamin bahwa informasi yang terkandung dalam DNA akan dipertahankan dalam sel-sel individu, oleh karena itu pasti berkurang. Akibatnya, vitalitas organisme juga berkurang. Jika kita memperhitungkan bahwa sel dipengaruhi oleh semacam seleksi alam, maka karena mutasi pada DNA, situasi dapat muncul ketika sel-sel individu (membelah sebagai akibat mitosis) mendapatkan keuntungan dari sel lain, yang belum tentu bermanfaat bagi orang secara keseluruhan. Menghapusnya dapat menunda efek negatifnya, tetapi seiring waktu, semakin banyak sel yang akan rusak. Oleh karena itu, jika tubuh hidup cukup lama, tidak hanya akan menjadi tua, tetapi cepat atau lambat ia diserang oleh kanker.
Tikus mondok telanjang, seperti banyak hewan lainnya, menderita kanker.
Foto: Roman Klementschitz / Wikipedia
Spesies hewan tertentu, seperti tikus mondok telanjang (Heterocephalus glaber), diyakini tidak mengidap kanker. Namun, pendapat ini keliru, karena tumor ganas butuh waktu lama untuk muncul. Sebuah artikel baru-baru ini diterbitkan di mana para ilmuwan menggambarkan kasus pertama kanker pada H. glaber.
Pencarian gen umur panjang tidak berguna dalam arti bahwa mengeditnya menggunakan metode rekayasa genetika tidak akan memperpanjang umur organisme kompleks seperti manusia secara signifikan. Selain itu, manipulasi semacam itu bisa berbahaya, jadi penulis menyarankan untuk menjauh dari pendekatan yang berfokus pada membangun hubungan antara gen dan tanda-tanda penuaan tertentu. Paling-paling, gen mewakili sekumpulan faktor yang tidak lengkap dalam umur panjang.
Apa cara untuk mengalahkan penuaan? Sangat kompleks dan di luar kemampuan bioteknologi modern. Karena proses usia merupakan konsekuensi dari hukum fundamental, masih tidak realistis untuk menghilangkan penyebab yang mendasari penuaan. Pendekatan yang efektif dalam hal ini adalah pembuatan perpustakaan DNA, yang menyimpan informasi tentang gen utuh. Atas dasar itu, sel induk muda dapat disintesis untuk ditransplantasikan ke organisme tua. Menurut Auxburger, metode seperti itu lebih efektif daripada yang sudah ada.
Alexander Enikeev
