Penuaan bukanlah fakta kehidupan yang tak terhindarkan - banyak hewan telah menemukan cara untuk menunda saat kematian. Kiat mereka dapat membantu kita semua menikmati umur panjang dan sehat. Misalnya, setidaknya hingga dua ratus tahun. Bisakah Anda membayangkan ini? Saya.
Hanya 30 tahun setelah penerbitan Moby Dick, sekelompok pemburu paus Alaska berusaha mengendalikan raksasa samudra mereka sendiri. Target mereka adalah paus kepala busur jantan, mamalia terbesar kedua di Bumi.
Spesies ini terkenal karena umur panjangnya yang menakjubkan: menurut cerita rakyat Inuit, paus ini hidup dalam "dua kehidupan manusia" dan juga dibebaskan dari tombak karena kekuatannya yang luar biasa.
Pemburu paus ini dipersenjatai dengan teknologi terkini, khususnya "bom tombak" yang meledak saat menabrak lapisan tebal minyak ikan paus. Namun, ini tidak cukup untuk mengalahkan paus. Tiga pecahan tombak mengenai bagian sampingnya, tetapi - seperti Moby Dick - dia melepaskan diri dan pergi dengan hanya luka yang dangkal.
Paus tersebut terus berkeliaran tanpa ditangkap selama 120 tahun lagi, hingga 2007, ketika sekelompok pemburu paus akhirnya menangkapnya. Dia bahkan menemukan pecahan tombak yang tersisa di minyak ikan paus.
Menurut berbagai perkiraan, paus ini hidup setidaknya selama 150 tahun, dan mungkin hingga 210 tahun. Selain kulit yang sedikit keriput, lemak berlebih, dan bekas luka pertempuran, ikan paus menunjukkan sedikit efek sakit dari umur panjang. Yang, pada gilirannya, sangat menarik bagi para dokter yang mempelajari penuaan.
“Mereka hidup lebih lama daripada manusia, tetapi mereka hidup di alam liar tanpa pergi ke dokter atau menikmati manfaat dari masyarakat manusia,” kata João Pedro de Magalhaes dari Universitas Liverpool. "Jadi, mereka harus dilindungi secara alami dari penyakit usia tua."
Video promosi:
Dengan mempelajari paus ini dan makhluk lain yang berumur sangat panjang, de Magalhaes dan koleganya berharap kita dapat menemukan obat baru yang akan memperlambat pembusukan tubuh manusia dan menunda kematian.
“Penuaan adalah sebuah misteri, kita hanya tahu sedikit tentang proses biologis yang terkait dengannya, dan itu tetap menjadi akar penyebab penderitaan dan kematian di dunia modern,” kata de Magalhaes. "Jika kita bisa menundanya bahkan untuk sementara, itu akan menjadi keajaiban yang belum pernah terjadi sebelumnya bagi seseorang."
Vadim Gladyshev dari Universitas Harvard setuju dengannya. “Ini adalah masalah biologis yang vital, karena kebanyakan penyakit kronis pada manusia berasal dari penuaan. Ilmu biomedis diatur untuk fokus pada penyakit tertentu seperti kanker, Alzheimer atau diabetes,”katanya. "Tapi jika Anda menunda penuaan, Anda bisa menunda semua penyakit yang terkait dengannya juga."
Berbagai faktor terkait dengan penuaan. Pertama, lingkungan: tidak ada yang bisa hidup dalam gelembung, jadi DNA dan rekayasa molekuler kita perlahan-lahan dirusak oleh bahan kimia atau radiasi berbahaya. Meskipun sel kita memiliki alat untuk memperbaiki, pada akhirnya kerusakan menjadi terlalu luas, menyebabkan mutasi, dan sel tumbuh menjadi tumor.
Kita juga bisa mengatasi masalah metabolisme kita sendiri: seperti kompor yang perlu dibersihkan secara teratur, sel kita menghasilkan banyak limbah saat energi dibakar. Limbah menumpuk seiring waktu dan dapat mengganggu proses biologis yang penting. "Jumlah kerusakan terakumulasi dan tubuh tidak mampu mengatasinya," kata Gladyshev.
Akhirnya, tubuh dihadapkan pada masalah regenerasi organ: setiap kromosom memiliki bundel DNA di ujungnya yang disebut telomer, yang berperilaku seperti ujung plastik pada tali untuk mencegah penyebarannya.
Telomer menjadi lebih pendek setiap kali sel membelah, sampai akhirnya menjadi sangat pendek sehingga sel tersebut tidak berfungsi atau mati. Dengan hasil ini, kita menjadi rentan terhadap berbagai penyakit.
Menagerie dari Metusalah
Semua indikasi menunjukkan bahwa beberapa kekuatan memaksa mendorong kita menuju kematian - tetapi beberapa bukti menunjukkan bahwa ada rem yang dapat memperlambat proses ini. Misalnya, obat diabetes yang umum, metformin, mungkin sedikit memperlambat penuaan pada tikus.
Dan perubahan sederhana pada satu gen yang terlibat dalam metabolisme sel di annelida dapat sangat memperpanjang umurnya; dan sementara perubahan yang sama tidak mungkin membantu organisme yang lebih kompleks, semua ini mengisyaratkan bahwa penuaan cukup dapat dikelola. “Penuaan ternyata fleksibel dan mudah diatur,” kata de Magalhaes.
Ilmuwan seperti Magalhaes dan Gladyshev sedang mencari kandidat lain, menggunakan mafusaili sejati sebagai pemimpin (Metusalah adalah karakter alkitabiah yang paling lama hidup).
Di antara mamalia saja, harapan hidup sangat berbeda, dari tikus, yang hidup tidak lebih dari enam bulan, hingga paus kepala busur, yang hidup lebih dari dua ratus tahun. Untuk beberapa alasan, seleksi alam telah mendorong makhluk tertentu untuk mengembangkan ramuan kehidupan mereka sendiri.
"Metformin sedikit memperpanjang umur tikus, tetapi bila Anda melihat makhluk yang berbeda, kemampuan seleksi alam untuk meningkatkan umur panjang jauh lebih kuat," kata de Magalhaes. "Mereka kemungkinan besar akan mengembangkan mekanisme lain untuk memperpanjang hidup, melawan kanker dan penyakit terkait usia lainnya."
Dan masing-masing dapat meningkatkan pengobatan kita. Atau, seperti yang dicatat Gladyshev, “alam terus-menerus mengubah durasi kehidupan, satu-satunya pertanyaan adalah bagaimana alam melakukannya. Bisakah kita dibimbing oleh mekanik ini, sehingga memperpanjang umur orang?"
Makhluk yang paling menarik adalah di antara centenarian istimewa; spesies tertentu dapat bertahan, tampaknya, bahkan kerabat terdekat. Dan mereka tidak selalu semegah paus kepala busur.
Dengan kulitnya yang keriput dan tidak berbulu, tikus mondok telanjang sama sekali tidak terlihat seperti anak-anak di poster promosi kesehatan - tetapi hidup hingga 30 tahun, jauh lebih banyak dari 2-3 tahun yang mampu dicapai tikus biasa.
Selain itu, tikus mondok telanjang sangat resisten terhadap kanker - tidak ada satu pun kasus kanker yang teridentifikasi pada ribuan tikus mondok individu yang diteliti di laboratorium. Bahkan ketika dimandikan dengan karsinogen yang kuat, mereka tetap kebal terhadap kanker.
Hal ini sebagian dapat dijelaskan oleh fakta bahwa sel mereka berhenti tumbuh ketika menjadi terlalu padat - mekanisme ini menghentikan penggandaan tumor dan mengendalikan pertumbuhan. Dan tampaknya ini berasal dari versi "berat" dari bahan kimia yang dikenal sebagai asam hialuronat.
Molekul ini adalah bagian dari perancah yang mengelilingi kandang, dan mungkin awalnya terlibat dalam pengembangan elastisitas kulit tikus mondok telanjang untuk memudahkannya masuk melalui liang yang rapat.
Hari ini tampaknya menjadi bagian dari sistem pensinyalan yang menghentikan sel berkembang biak secara tidak terkendali. Dengan kata lain, bahkan jika mutasi memungkinkan pembentukan tumor, hyaluron menghentikan perkembangannya lebih lanjut.
Gladyshev juga mempelajari kelelawar Brandt, makhluk kecil yang hidup selama lebih dari 40 tahun meskipun beratnya sedikit lebih dari satu kubus gula rafinasi. “Mempertimbangkan ukurannya, ini adalah kasus yang paling ekstrim,” kata Gladyshev.
Dia menemukan mutasi yang tidak biasa di sekitar reseptor tikus yang memediasi pertumbuhan hormon dan faktor pertumbuhan mirip insulin - perubahan yang dapat membuat kita berpikir tentang bagaimana mengontrol metabolisme pada hewan, membatasi kerusakan yang biasanya muncul seiring bertambahnya usia.
Akankah paus pemecah rekor menangkap petunjuk seperti itu? Paus berukuran besar - panjang 20 meter dan berat hingga ratusan ton - menciptakan beberapa masalah unik yang menarik bagi ahli biologi seperti Magalhaes dan Gladyshev. Misalnya, jika selnya membakar energi dengan kecepatan yang sama dengan sel tikus, panas berlebih akan mendidihkan air di sekitarnya, jadi evolusi telah menghasilkan metabolisme yang lambat dan suhu tubuh yang rendah pada paus.
Tubuh sebesar itu juga membuat Anda berisiko besar terkena kanker, berkat matematika sederhana: semakin banyak sel yang Anda miliki, semakin tinggi kemungkinan Anda mengembangkan mutasi berbahaya. (Faktanya, satu penelitian bahkan menemukan bahwa orang tinggi sedikit lebih mungkin mengembangkan kanker daripada orang pendek karena alasan ini.)
Dan masalahnya menjadi lebih buruk jika Anda hidup lebih lama, Anda mengalami "lebih banyak pembelahan sel, sehingga kemungkinan terjadinya kanker meningkat secara dramatis," kata Leonard Nanni dari Universitas California, Riverside, yang mempelajari evolusi kanker.
Kebun binatang abadi
Bisakah makhluk hidup selamanya?
Paus kepala busur dapat hidup lebih dari dua abad, menjadikannya mamalia tertua. Tetapi bagaimana ini dibandingkan dengan jenis organisme lain? Sebuah studi tentang benih pinus bristlecone, yang hidup hingga 4.700 tahun, belum mengungkapkan mutasi seluler spesifik yang mungkin berkembang dari waktu ke waktu.
Hewan kolonial seperti karang dapat hidup lebih dari 4.000 tahun. Tetapi polip individu tidak akan bertahan lebih dari beberapa tahun.
Kerang tambang dianggap sebagai hewan soliter tertua. Hati panjang samudera ini berusia 507 tahun ketika ahli biologi mengambilnya dari perairan pantai dekat Islandia pada tahun 2006.
Berdasarkan tingkat perkembangan kanker manusia, semua paus besar harus dikotori dengan tumor sebelum lahir - tetapi mereka terus hidup dan hidup. Fakta ini dikenal sebagai "Peto paradox" dan menunjukkan bahwa paus, seperti tikus mol telanjang, memiliki trik evolusi yang licik untuk mengatasi mutasi yang berbahaya.
Jika Anda menempatkannya dalam konteks hewan lain, mereka benar-benar akan berumur panjang. Mereka pasti memiliki beberapa mekanisme untuk menekan pertumbuhan tumor, yang tidak kita miliki.
Mekanisme inilah, dan lebih banyak lagi, yang coba dicari Magalhaes dengan mengintip ke dalam genom paus. Awalnya, dia mencoba bereksperimen dengan kain. Dan akhirnya dia menemukan tim yang sudah menjalin hubungan dengan para pemburu Inuit.
Untuk melestarikan tradisi mereka, komunitas adat di sekitar Arktik menangkap dan membunuh sejumlah kecil paus kepala busur setiap tahun. Meski awalnya mencurigai pihak luar, para pemburu akhirnya setuju membantu ilmuwan mengambil sebagian jaringan dari mangsanya.
Bahkan setelah mengumpulkan materi, kelompok tersebut dihadapkan pada tantangan luar biasa dalam pengurutan genetik. Mengingat volume data yang sangat banyak, tugasnya mirip dengan memotong ratusan atau ribuan salinan Moby Dicks dan kemudian mengatur urutan individu dalam urutan yang bermakna.
Hasilnya adalah serangkaian temuan yang bisa membuka jalan bagi pengobatan di masa depan. Para ilmuwan melihat minat khusus pada perubahan gen yang disebut ERCC1. Gen ini dikenal untuk mengkode alat molekuler yang dapat menambal bagian kecil dari genom yang rusak. Sepertinya satu mutasi pada paus kepala busur telah berkembang lebih jauh dan mungkin mencegah akumulasi mutasi berbahaya yang menyebabkan kanker.
Para ilmuwan juga menemukan perubahan pada gen PCNA, yang terlibat dalam proliferasi sel. Ini mengkode protein yang bertindak sebagai semacam penjepit yang menghubungkan mesin molekuler yang memicu replikasi DNA. Paus kepala busur memiliki daerah duplikat gen ini, dan mutasi mereka tampaknya membantu berinteraksi dengan bagian lain dari alat perbaikan DNA.
Para ilmuwan telah menyarankan bahwa perubahan yang satu ini dapat memicu pertumbuhan sel tanpa kerusakan yang terjadi selama bertahun-tahun. Mempertimbangkan adaptasi penting lainnya, ini dapat membantu paus mengurangi stres seluler, yang pada gilirannya dapat memperpanjang umur mamalia.
Sebuah tanda umur panjang
Di seberang Atlantik, di Harvard, Gladyshev baru-baru ini melakukan studinya sendiri tentang "transcriptome" paus kepala busur; tidak hanya dengan mempelajari gen, tetapi juga dengan mempelajari aktivitasnya. Jika Anda melihat bahwa beberapa gen sangat aktif, Anda tahu bahwa mereka juga dapat memainkan peran penting dalam penuaan. Ilmuwan itu menemukan jenis perubahan yang sama dalam sistem pensinyalan insulin yang dia perhatikan pada kelelawar Brandt.
“Mungkin dengan cara inilah pengaturan metabolisme sel berubah, entah bagaimana mereka menjadi berumur panjang. Namun, temuan ini membutuhkan analisis yang cermat. " Hasilnya mengarah pada "tanda umur panjang", menurut ilmuwan, dan karena itu dapat digunakan dalam penelitian lebih lanjut.
Penemuan ini telah menarik perhatian tokoh-tokoh kunci di bidang kedokteran. Francis Collins, direktur Institut Kesehatan Nasional AS terkesan, menulis bahwa karya Gladyshev membawa kita "tepat ke ambang penemuan baru tentang hidup yang sehat dan panjang".
Di luar ambang ini, kami dapat menemukan banyak cara yang mungkin untuk meningkatkan pengobatan kami. Gladyshev berpendapat bahwa kita dapat melihat apakah beberapa jenis diet atau olahraga dapat membantu tubuh kita mengembangkan umur seperti paus.
Misalnya, beberapa orang berpendapat bahwa puasa, atau "pembatasan kalori", memperlambat proses penuaan, dan akan menarik untuk membandingkan perubahan metabolisme untuk melihat apakah perubahan tersebut mirip dengan yang memungkinkan paus untuk hidup begitu lama. Dalam hal ini, paus kepala busur bisa menjadi pemandu kita untuk hidup panjang dan bahagia.
Selain itu, makhluk berumur panjang ini dapat menginspirasi kita untuk melakukan perawatan yang lebih radikal. Langkah pertama, kata de Magalhaes, adalah menumbuhkan jaringan manusia dengan mutasi yang terlihat pada paus kepala busur, kelelawar Brandt, dan tikus tanah telanjang.
“Jika kita mengubah protein manusia agar menyerupai hewan, kita dapat melihat perubahan pada DNA,” katanya. "Dan saya ingin mengambil gen paus kepala busur dan menaruhnya pada tikus untuk melihat apakah mereka hidup lebih lama."
Setelah tes awal ini, rintangan berikutnya adalah menemukan cara untuk menciptakan perubahan yang sama dalam tubuh manusia yang sangat kompleks, mungkin dengan obat-obatan yang meniru efek genetik.
Dalam beberapa kasus, organisme seperti ragi dapat dimodifikasi secara genetik untuk menumbuhkan protein yang diinginkan di dalam tong besar yang akan dimurnikan sendiri untuk digunakan nanti oleh manusia, atau obat-obatan dapat ditemukan untuk meniru efek ini.
Di masa depan, terapi gen bahkan memungkinkan kita untuk memperbaiki DNA orang yang masih hidup; kita dapat meminjam mutasi genetik dari paus kepala busur yang telah mereka produksi selama jutaan tahun. Mengingat kemajuan terbaru dalam terapi gen, "tidak ada alasan untuk berpikir bahwa ini tidak mungkin."
Jelas, hal tersulit ada di depan. Sementara kita relatif terkait erat dari perspektif evolusi, apa yang berhasil untuk paus atau tikus tanah mungkin bekerja secara terbatas atau tidak sama sekali untuk tubuh manusia.
"Anda selalu dapat menemukan cara berbeda di mana organisme berbeda menekan kanker - tetapi apakah mereka akan berguna secara terapeutik, Anda tidak dapat mengetahuinya sebelumnya," kata Nanni.
Respons alami terhadap kanker dikembangkan melalui "proses bahagia", di mana solusi unik berasal dari keadaan unik setiap organisme. Dengan semua ini, dia menyambut baik pendekatan baru untuk menemukan solusi di alam.
"Saya pikir ahli biologi kanker mulai memahami bahwa menggabungkan gagasan evolusi akan menjadi usaha yang bermanfaat."
De Magalhaes dan Gladyshev tidak memiliki ilusi tentang kompleksitas sang jalan - tetapi mereka tidak kehilangan harapan. “Sejarah penuh dengan klaim para ahli yang menganggap beberapa hal tidak mungkin dan akhirnya salah,” kata de Magalhaes.
Pikirkan keadaan pengobatan 120 tahun yang lalu, ketika beberapa paus kepala busur saat ini masih anak-anak. Saat itu, infeksi yang mengancam jiwa adalah hal biasa. Saat ini antibiotik digunakan untuk mengobatinya dengan sukses.
Pada akhirnya, de Magalhaes melihat penuaan sebagai penyakit utama - penyakit yang dapat disembuhkan dengan sendirinya.
“Kami tidak hanya memperpanjang kebobrokan,” katanya. "Kami ingin anak berusia 70 tahun memiliki kesehatan seperti orang berusia 50 tahun - itulah tujuannya."
Mungkin di tahun 2120 kita akan melihat kembali dengan heran langkah-langkah pertama menuju tujuan ini.
