Эволюция старения

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Исследование «эволюции старения» направлено на то, чтобы объяснить, почему такой пагубный процесс, как старение, может развиваться, и почему существует такая большая вариативность в продолжительности жизни живых организмов. Классические теории эволюции (накопление мутаций, антагонистическая плейотропия и одноразовая сома)[1][2][3] предполагает, что факторы окружающей среды, такие как хищничество, несчастные случаи, болезни, голод, гарантируют, что большинство организмов, живущих в естественных условиях, не доживут до старости, и поэтому будет очень мало давления для сохранения генетических изменений, увеличивающих продолжительность жизни. Вместо этого естественный отбор будет сильно благоприятствовать генам, обеспечивающим раннее созревание и быстрое воспроизводство, а отбор на генетические признаки, способствующие молекулярному и клеточному самообслуживанию, будет снижаться с возрастом для большинства организмов.[4]

Теории и гипотезы[править | править код]

Начало[править | править код]

Август Вейсман был ответственен за интерпретацию и формализацию механизмов дарвиновской эволюции в современных теоретических рамках. В 1889 году он предположил, что старение является частью программы жизни, направленной на освобождение места для следующего поколения, чтобы поддержать оборот, необходимый для эволюции.[5] Идея о том, что характеристика старения была отобрана (адаптация) из-за её пагубного эффекта, в значительной степени сбрасывалась со счетов на протяжении большей части 20-го века, но теоретическая модель предполагает, что альтруистическое старение может эволюционировать, если миграция между популяциями незначительна. [6]=Вязкие популяции развивают альтруистическое запрограммированное старение в конфликте способностей в изменяющейся среде. Вейсман позже отказался от своей теории и через некоторое время продолжил теорию "запрограммированной смерти".

Естественный отбор - это процесс, который позволяет организмам лучше приспосабливаться к окружающей среде, это выживание сильнейших, которые, как прогнозируется, произведут больше потомства. Естественный отбор действует на признаки истории жизни, чтобы оптимизировать репродуктивный успех и пожизненную приспособленность. Пригодность в данном контексте означает, насколько вероятно, что организм выживет и размножится. Она зависит от окружающей среды и является относительной по отношению к другим особям в популяции. Примеры признаков жизненной истории включают: возраст и размер при первом размножении, количество размеров и потомства, а также период репродуктивной жизни. Организмы тратят энергию на рост, размножение и поддержание, следуя определённой схеме, которая меняется в течение жизни из-за компромиссов, существующих между различными видами распределения энергии. Инвестиции в текущее и будущее воспроизводство, например, происходят за счёт другого. Естественный отбор, однако, не так эффективен для организмов по мере их старения. Накопление мутаций (MA) и антагонистическая плейотропия (AP) являются двумя факторами, которые способствуют старению.[7] Как MA, так и AP способствуют возрастному снижению приспособленности.[8] Накопление случайных зародышевых мутаций, связанных с возрастом мутировавших аллелей известно как накопление мутаций. Обратите внимание, что соматические мутации не наследуются, они являются лишь источником вариаций развития. Исследования, проведённые на Drosophila melanogaster', показали, что накопление мутаций приводит к комбинации аллелей, имеющих "возрастные аддитивные эффекты", которые вызывают снижение реакции на стресс и, в конечном счёте, возрастное снижение приспособленности. [7] Количество делений половых клеток за поколение варьирует среди линий и связано с размером генома; у человека 401 деление половых клеток происходит за поколение у мужчин и 31 у женщин.[9].

Зародышевая линия[править | править код]

Первая современная теория старения млекопитающих была сформулирована Питером Медаваром в 1952 году. Эта теория сформировалась в предыдущее десятилетие благодаря Дж. Б. С. Холдейну и его концепции селективной тени. Развитие человеческой цивилизации сместило селективную тень, поскольку условия, в которых сейчас живут люди, включают улучшенное качество продуктов питания, условий жизни и здравоохранения. Улучшенное здравоохранение включает современную медицину, такую как антибиотики и новые медицинские технологии.[10] Несколько исследований в "Дрозофиле" показали, что возраст экспрессии новых пагубных мутаций определяет их влияние на смертность. В целом, однако, хотя их частота возрастает, их эффекты и вариативность уменьшаются с возрастом.

Не существует теории, объясняющей, как эти пагубные мутации влияют на приспособленность в разном возрасте и эволюцию старения.[11][12] Их идея заключалась в том, что старение - это вопрос пренебрежения, поскольку природа - это место с высокой конкуренцией. Почти все животные умирают в дикой природе от хищников, болезней или несчастных случаев, что снижает средний возраст смерти. Поэтому нет особых причин, по которым тело должно оставаться в хорошей физической форме в течение длительного времени, поскольку давление отбора невелико для признаков, которые сохраняют жизнеспособность после того, как большинство животных все равно бы умерло. Метаболические заболевания появляются из-за низкой потребности в физической активности в современной цивилизации по сравнению с теми временами, когда людям приходилось добывать пищу в дикой природе для выживания.[10] Поскольку селективная тень теперь смещена, люди должны справляться с этими новыми селективными давлениями.

Старение считается побочным продуктом физиологии, потому что наш клеточный метаболизм создаёт токсичные продукты, мы получаем мутации, когда стареем, и у нас недостаточно стволовых клеток, которые восстанавливаются. Почему отбор не нашёл мутации, позволяющие нам, например, регенерировать клетки или не производить токсичный метаболизм? Почему развилась менопауза? Потому что отбор более эффективен в отношении признаков, проявляющихся на ранних стадиях жизни. Мутации, которые оказывают влияние в начале жизни, повышают приспособленность гораздо больше, чем мутации, проявляющиеся поздно. Большинство людей уже размножились до того, как проявилась какая-либо болезнь; это означает, что родители передадут свои аллели потомкам до того, как те проявят какие-либо проблемы с приспособленностью, и, следовательно, для отбора уже "слишком поздно".

Эти две теории, неадаптивная и адаптивная, используются для объяснения эволюции старения, которое представляет собой снижение воспроизводства с возрастом.[8] Неадаптивная теория предполагает, что эволюционное ухудшение возраста человека происходит в результате накопления пагубных мутаций в зародышевой линии.[8] Эти пагубные мутации начинают проявляться поздно в жизни, к тому времени, когда мы слабы/шатаемся и уже размножаемся, это означает, что Естественный отбор не может действовать на них, поскольку размножение закончилось. Исследования, проведенные на "Drosophila melanogaster", показали обратную зависимость между средним оптимальным возрастом наступления зрелости и количеством мутаций на ген. </ref>{{Cite journal|last1=Dańko|first1=Maciej Jan|last2=Kozłowski|first2=Jan|last3=Vaupel|first3=James Walton|last4=Baudisch|first4=Annette | name-list-... style=vanc |date=2012-04-06|title=Mutation Accumulation May Be a Minor Force in Shaping Life History Traits|journal=PLOS ONE|volume=7|issue=4|pages=e34146|. 1371/journal.pone.0034146 |pmid=22493680|pmc=3320907||issn=1932-6203|</ref> Накопление мутаций влияет на распределение энергии и времени, которые направляются на рост и воспроизводство в течение жизни организма, особенно на период репродуктивной жизни из-за того, что накопление мутаций ускоряет старение, это означает, что организмы должны достигать оптимального возраста зрелости в более молодом возрасте, поскольку их репродуктивная жизнь сокращается с накоплением мутаций.</ref>.

Мутации происходят, и они совершенно случайны по отношению к необходимости в окружающей среде и пригодности. Мутации могут быть либо полезными, когда они повышают приспособленность организма, либо нейтральными, когда они не влияют на приспособленность организма, либо пагубными, когда они отрицательно влияют на приспособленность организма. Ранее проведённые эксперименты показали, что большинство мутаций являются пагубными, и лишь некоторые - полезными. Мутации генов, которые взаимодействуют друг с другом в процессе развития, создают биологическое и, следовательно, фенотипическое разнообразие. Мутации - это генетическая информация, которая выражается среди организмов через экспрессия генов, которая является переводом генетической информации в фенотипический характер.[13] Эволюция - это изменение наследственного признака в популяции на протяжении поколений, поскольку мутации создают вариации в наследственных признаках; они считаются сырьём для эволюции. Поэтому благоприятное накопление мутаций в процессе развития может порождать больше фенотипических вариаций, что увеличивает их генную частоту и влияет на способность к фенотипической эволюции. [14]

Соматические клетки[править | править код]

Популярная идея, не получившая значительной экспериментальной поддержки, заключается в том, что мутации в соматических клетках, в отличие от повреждений ДНК в соматических клетках, являются основной причиной старения. У мышей, дефектных по гомологу мутанта "mutL" - "Pms2", частота мутаций во всех тканях повышена примерно в 100 раз, но старение не происходит быстрее. [15] Эти мыши демонстрируют в основном нормальное развитие и жизнь, за исключением раннего начала канцерогенеза и мужского бесплодия. Хотя зародышевые мутации могут влиять на течение процесса старения на протяжении многих поколений (как обсуждалось выше), соматические мутации, происходящие в течение жизни организма, по-видимому, оказывают незначительное влияние на процесс старения, если вообще оказывают.

Антагонистическая плейотропия[править | править код]

Теория Медавара была подвергнута критике и впоследствии развита Джорджем Кристофером Уильямсом в 1957 году. Уильямс отметил, что старение может быть причиной многих смертей, даже если животные не "умирают от старости"[1]. Он начал свою гипотезу с идеи, что старение может вызвать более раннее старение из-за конкурентной природы жизни. Даже небольшая степень старения может быть фатальной; следовательно, естественный отбор действительно заботится об этом, и старение не является бесплатным. [16].

В конце концов Уильямс предложил свою собственную гипотезу, названную антагонистической плейотропия'. Плейотропия означает, что одна мутация вызывает множественные эффекты на фенотип.[17] Антагонистическая плейотропия, с другой стороны, имеет дело с одним геном, который создаёт два признака, один из которых полезен, а другой вреден. По сути, речь идёт о генах, которые дают преимущества в раннем возрасте, но накапливают затраты в дальнейшем.[1] Другими словами, антагонистическая плейотропия - это когда результирующая связь между двумя признаками отрицательна. Это когда один фенотипический признак положительно влияет на текущее воспроизводство за счет ускоренного старения, роста и поддержания в дальнейшем. Антагонистическая плейотропия является постоянной, если не происходит мутация, изменяющая эффекты первичного локуса.</ref>.

Хотя антагонистическая плейотропия сегодня является преобладающей теорией, это в значительной степени по умолчанию, и она не была хорошо проверена. Исследования показали, что это верно не для всех генов и может рассматриваться как частичное подтверждение теории, но это разрушает основную предпосылку: генетические компромиссы являются первопричиной старения.

В селекционных экспериментах Майкл Р. Роуз отбирал фруктовых мух на большую продолжительность жизни. Основываясь на антагонистической плейотропии, Роуз ожидал, что это непременно снизит их плодовитость. Его команда обнаружила, что им удалось вывести мух, которые жили более чем в два раза дольше, чем те, с которыми они начинали, но, к их удивлению, долгоживущие инбредные мухи откладывали больше яиц, чем короткоживущие мухи. Это стало ещё одной неудачей для теории плейотропии, хотя Роуз утверждает, что это может быть экспериментальным артефактом.[18].

Теория одноразовой сомы[править | править код]

Третья основная теория, предложенная в 1977 году Томасом Кирквудом, предполагает, что организм должен распределять имеющиеся у него ресурсы. Организм использует ресурсы, получаемые из окружающей среды, для метаболизма, воспроизводства, ремонта и поддержания, и при ограниченном количестве ресурсов организм вынужден идти на компромисс. Теория утверждает, что этот компромисс заставляет организм перераспределять энергию на функцию восстановления, что приводит к постепенному ухудшению состояния организма с возрастом.[2].

Оговорка к этой теории предполагает, что это перераспределение энергии основано на времени, а не на ограничении ресурсов. Эта концепция фокусируется на эволюционном давлении, направленном на воспроизводство в установленный, оптимальный период времени, который диктуется возрастом и экологической нишей. Это достигается путём выделения времени и энергии на восстановление повреждений на клеточном уровне, что приводит к накоплению повреждений и сокращению продолжительности жизни по сравнению с организмами с более длительной гестацией. Эта концепция вытекает из сравнительного анализа стабильности генома в клетках млекопитающих.[19][20].

Теория повреждения/ошибки ДНК[править | править код]

Подобно тому, как мутация и экспрессия ДНК оказывают фенотипическое воздействие на организмы, повреждение ДНК и накопление мутаций также имеют фенотипические последствия у пожилых людей. Повреждение макромолекул, таких как ДНК, РНК и белки, а также разрушение тканей и органов являются основой старения. Видоспецифические темпы старения обусловлены пагубными изменениями, которые проявляются после репродуктивной фазы. "Митохондриальная ДНК (мтДНК) регулирует клеточный метаболизм, апоптоз и окислительный стресс".[21] Повреждение мтДНК, таким образом, является ещё одним фактором, способствующим появлению фенотипов, связанных со старением. Нейродегенерация и рак - два фактора, которые проявляются при повреждении ДНК; поэтому нам необходимо понять изменение связи между повреждением ДНК и восстановлением ДНК по мере старения, чтобы знать о заболеваниях, связанных со старением и разработать образ жизни, который, возможно, будет способствовать здоровой продолжительности жизни. [22]

Теория старения повреждение ДНК постулирует, что повреждение ДНК повсеместно распространено в биологическом мире и является основной причиной старения. [23] Теория основана на идее, что старение происходит со временем из-за повреждения ДНК. Например, исследования мозга и мышц млекопитающих показали, что способность к восстановлению ДНК относительно высока на ранних стадиях развития, когда клетки делятся митотически, но существенно снижается, когда клетки переходят в постмитотическое состояние.[24][25][26].

Теломерная теория старения[править | править код]

Теломеры - это повторяющиеся нуклеотидные последовательности, которые защищают концы хромосом; они чувствительны к окислительному стрессу и разрушаются во время репликации хромосом. Теломераза - это рибонуклеотидный белок, который помогает восстановить и заменить деградировавшие теломерыы. Однако с возрастом теломераза подводит нас; она становится менее способной восстанавливать теломеры, и все наше тело начинает разрушаться. Это означает, что наши клетки больше не могут делиться или делятся с ошибками, что и является основой старения. Новые исследования также показали, что существует связь между укорочением теломер и дисфункцией митохондрий. [27] Тем не менее, чрезмерная экспрессия теломеразы увеличивает шансы развития рака. Если теломеры не восстанавливаются, то возрастает вероятность долголетия, но при этом увеличивается число делений клеток и возрастает вероятность мутаций, которые могут привести к раку. Таким образом, долгоживущая клетка - это просто бомба замедленного действия. Поэтому усиление активности теломеразы не является решением проблемы; оно лишь позволяет клеткам жить дольше. Однако голые землекопы имеют высокую активность теломеразы; они живут долго и никогда не болеют раком; поэтому они являются исключением из этой гипотезы.[28].

Теории запрограммированного поддержания[править | править код]

Теории, такие как теория "запрограммированной смерти" Вайсмана, предполагают, что ухудшение состояния и смерть в результате старения являются целенаправленным результатом эволюционного дизайна организма, и называются теориями запрограммированного старения или адаптивного старения.

Теория запрограммированного поддержания, основанная на способности к эволюции[29] предполагает, что механизмы восстановления контролируются общим механизмом управления, способным воспринимать условия, такие как ограничение калорийности, и могут отвечать за продолжительность жизни у конкретных видов. В этой теории методы выживания основаны на механизмах контроля, а не на индивидуальном механизме поддержания, что можно увидеть в непрограммируемой теории старения млекопитающих.

Незапрограммированная теория старения млекопитающих[30] утверждает, что разные виды обладают разными возможностями для поддержания и восстановления. Более долгоживущие виды обладают множеством механизмов для компенсации повреждений, вызванных такими причинами, как окисление, укорачивание теломер и другие разрушительные процессы. Более короткоживущие виды, у которых половая зрелость наступает раньше, меньше нуждаются в долголетии и поэтому не развили или не сохранили более эффективные механизмы восстановления. Поэтому повреждения накапливаются быстрее, что приводит к более ранним проявлениям и сокращению продолжительности жизни. Поскольку существует большое разнообразие проявлений старения, которые, по-видимому, имеют совершенно разные причины, вероятно, существует множество различных функций поддержания и восстановления.

Селективная тень[править | править код]

Селективное тенеобразование - одна из эволюционных теорий старения, основанная на предположении, что отбор особи обычно снижается, как только она по существу проходит фазу половой зрелости. В результате образуется тень без учёта половой пригодности, которая перестаёт учитываться по мере старения особи. Это подтверждает идею о том, что сила естественного отбора снижается как функция возраста, которая была впервые представлена Питером Б. Медеваром и Дж.Б.С. Холдейном.

"Ключевая концептуальная идея, которая позволила Медевару, Уильямсу и другим разработать эволюционную теорию старения, основана на представлении о том, что сила естественного отбора, мера того, насколько эффективно отбор действует на выживаемость или отбор на плодовитость в зависимости от возраста, снижается с прогрессирующим возрастом. "[31].

Медевар разработал модель, которая подчёркивает это, показывая снижение выживаемости популяции по мере старения особей, однако коэффициент воспроизводства остаётся постоянным. Вероятность размножения обычно достигает пика в период половой зрелости и снижается по мере старения особи, в то время как у остальных особей популяции она снижается с возрастом, поскольку они входят в тень отбора. Модель также подтверждает теорию Медеварса о том, что из-за опасных и непредсказуемых условий окружающей среды, таких как болезни, изменения климата и хищники, многие особи погибают вскоре после полового созревания. Следовательно, вероятность того, что особь выживет и пострадает от возрастных эффектов, относительно мала.

Таким же образом происходит отбор против многих полезных мутаций, если они оказывают положительное влияние на индивидуума в более позднем возрасте. Например, если полезная или пагубная мутация возникает только после репродуктивной фазы особи, то она не влияет на приспособленность, и поэтому не может быть выбрана против. Впоследствии эти поздние мутации и эффекты считаются находящимися в "теневой области" отбора"[32]

Естественный отбор[править | править код]

Групповой отбор[править | править код]

.

Групповой отбор основан на идее, что все члены данной группы будут либо преуспевать, либо терпеть неудачу вместе, в зависимости от обстоятельств. При таком механизме генетический дрейф происходит коллективно для всех членов группы и отличает их от других групп своего вида. Это отличается от индивидуального отбора, поскольку фокусируется на группе, а не на индивидууме.[33].

Часто пострепродуктивные особи также осуществляют межпоколенческую передачу: афалины и гринды охраняют своих внуков; существует совместное размножение у некоторых млекопитающих, многих насекомых и около 200 видов птиц; половые различия в выживании антропоидных приматов коррелируют с заботой о потомстве; или младенца часто опекают более 10 человек. Ли разработал формальную теорию, объединяющую отбор по трансферу (во всех возрастах) с отбором по фертильности. [34].

Выживаемость[править | править код]

Эволюционность основана на идее, что организм генетически адаптируется к существующей среде.

Скулачёв (1997)[35] предположил, что запрограммированное старение помогает процессу эволюции, создавая постепенно возрастающие трудности или препятствия для выживания и размножения и, следовательно, усиливая отбор полезных характеристик.

Голдсмит (2008)[36] предложил, что хотя увеличение скорости генерации и эволюции полезно для вида, также важно ограничить продолжительность жизни, чтобы старые особи не доминировали в генофонде.

Модель Янга (2013)[6] также основана на идее, что старение ускоряет накопление новых адаптивных генов в локальных популяциях. Однако в своей работе Янг изменил терминологию "эволюционности" на "генетическую креативность", чтобы облегчить понимание того, как старение может иметь более краткосрочную выгоду, чем подразумевает слово "эволюционность".

Lenart and Vašku (2016)[37] также ссылались на эволюционность как на основной механизм эволюции старения. Однако они предположили, что даже если фактическая скорость старения может быть адаптацией, само старение неизбежно. Другими словами, эволюция может изменить скорость старения, но некоторое старение, каким бы медленным оно ни было, будет происходить всегда.

Смертность[править | править код]

Смертность - это количество смертей в определённой группе за определённый период времени.[38] Существует два типа смертности: внутренняя и внешняя смертность. Считается, что внутренняя смертность является результатом старения от внутренних факторов, в то время как внешняя является прямым результатом воздействия факторов окружающей среды. Примером может служить то, что у летучих мышей меньше хищников, и поэтому у них низкая внутренняя смертность. Птицы - теплокровные, по размеру схожи со многими мелкими млекопитающими, но часто живут в 5-10 раз дольше. Они испытывают меньшее давление хищников, чем наземные млекопитающие, и имеют более низкую внешнюю смертность.

При изучении зависимости между размером тела и продолжительностью жизни можно также заметить, что хищные млекопитающие, как правило, живут дольше, чем хищные млекопитающие в контролируемой среде, например, в зоопарке или заповеднике. Объяснением долгой жизни приматов (таких как люди, обезьяны и мартышки) относительно размера тела является их интеллект и более низкая внутренняя смертность.

Потенциальное бессмертие зародышевой линии[править | править код]

Отдельные организмы обычно смертны; они стареют и умирают, в то время как зародышевые линии, соединяющие следующие поколения, потенциально бессмертны. Основа этого различия - фундаментальная проблема биологии. Российский биолог и историк Жорес А. Медведев[39] считал, что точность генома репликативных и других синтетических систем сама по себе не может объяснить бессмертие зародышевой линии. Скорее Медведев считал, что известные особенности биохимии и генетики полового размножения указывают на наличие уникальных процессов поддержания и восстановления информации на разных этапах гаметогенез. В частности, Медведев считал, что наиболее важные возможности для поддержания информации в половых клетках создают рекомбинация во время мейоза и репарация ДНК; он рассматривал их как процессы в половых клетках, способные восстановить целостность ДНК и хромосомы от тех типов повреждений, которые вызывают необратимое старение в соматических клетках.

Болезни[править | править код]

Прогероидные синдромы[править | править код]

Прогероидные синдромы - это генетические заболевания, которые связаны с преждевременным старением. Прогероидные синдромы характеризуются наличием признаков, напоминающих признаки физиологического старения, таких как выпадение волос и сердечно-сосудистые заболевания. [40]

Прогерия[править | править код]

Прогерия - это генетическое заболевание одного гена, которое вызывает ускорение многих или большинства симптомов старения в детском возрасте. Оно поражает примерно 1 из 4-8 миллионов новорождённых.[41] Те, кто страдает этим заболеванием, известны неуспеваемостью и имеют ряд симптомов, вызывающих аномалии в суставах, волосах, коже, глазах и лице.[42] Большинство больных этим заболеванием доживают примерно до 13 лет. [43] Хотя термин "прогерия" применим, строго говоря, ко всем заболеваниям, характеризующимся симптомами преждевременного старения, и часто используется как таковой, он часто применяется именно в отношении синдрома Хатчинсона-Гилфорда прогерии (HGPS). У детей с диагнозом HGPS развиваются такие характерные черты лица, как маленькое лицо, тонкие губы, маленький подбородок и оттопыренные уши. Хотя прогерия может вызвать физические аномалии у ребёнка, она не влияет на его двигательные навыки или интеллектуальное развитие.[44] Те, у кого есть HGPS, склонны страдать от неврологических и сердечно-сосудистых заболеваний. [45] HGPS вызывается точечной мутацией в гене, кодирующем lamin A protein. Ламин А способствует генетической стабильности, поддерживая уровень белков, играющих ключевую роль в негомологичном концевом соединении и гомологичной рекомбинации.[46] Мышиные клетки, дефицитные по созреванию преламина А, демонстрируют повышенное повреждение ДНК и хромосомный перестройки и имеют повышенную чувствительность к агентам, повреждающим ДНК. [47] При HGPS неспособность адекватно восстановление повреждений ДНК из-за дефектного ламина А-типа может вызывать аспекты основанного на ламинопатии преждевременного старения.[47].

Синдром Вернера[править | править код]

Синдром Вернера[en]*, также известный как "прогерия взрослых", является ещё одним одногенным генетическим заболеванием. Он вызывается мутацией в вернервоском гене[en] .[45] Он поражает примерно 1 из 200 000 человек в США.[48] Этот синдром начинает поражать людей в подростковом возрасте, препятствуя росту подростков в период полового созревания. Есть четыре общих признака синдрома Вернера: катаракта на обоих глазах, изменения кожи, похожие на Склеродерму[en], низкий рост, раннее поседение и выпадение волос.[45] По достижении двадцати лет, как правило, происходит изменение цвета волос, кожи и голоса. Средняя продолжительность жизни людей с этим заболеванием составляет около 46 лет.[49] Это состояние также может повлиять на распределение веса между руками, ногами и туловищем. [50] У людей с синдромом Вернера повышен риск развития катаракты, диабет 2 типа, различных видов рака и атеросклероз. [48] Обнаружение того, что белок WRN[en] взаимодействует с комплексом Ku белков, в сочетании с доказательствами того, что клетки с дефицитом WRN производят обширные делеции в местах соединения негомологичных концов ДНК, предполагает роль белка WRN в процессе репарации ДНК негомологичного соединения концов. [51] Белок WRN также играет роль в разрешении рекомбинационных промежуточных структур во время гомологичная рекомбинация репарации двунитевых разрывов ДНК.[51].

Биогеронтология[править | править код]

Теории старения влияют на усилия по пониманию и поиску методов лечения возрастных заболеваний:

  • Те, кто верит в идею, что старение является неизбежным побочным эффектом некоторой необходимой функции (антагонистическая плейотропия или теории одноразовой сомы), логически склонны считать, что попытки задержать старение приведут к неприемлемым побочным эффектам для необходимых функций. Поэтому изменение старения "невозможно",[1] а изучение механизмов старения представляет лишь академический интерес.
  • Те, кто верит в стандартную теорию многочисленных механизмов поддержания, склонны считать, что можно найти способы улучшить работу некоторых из этих механизмов. Возможно, им могут помочь антиоксиданты или другие агенты.
  • Те, кто верит в программируемое старение, полагают, что можно найти способы вмешаться в работу той части механизма старения, которая является общей для множества симптомов, по сути, "замедлить время" и отсрочить многочисленные проявления. Такого эффекта можно добиться, обманув функцию чувства. Одной из таких попыток является попытка найти "миметик", который "имитировал" бы антивозрастной эффект ограничения калорий без необходимости радикального ограничения рациона. [52].

Примечания[править | править код]

  1. 1 2 3 4 Williams, George C. (December 1957). “Плейотропия, естественный отбор и эволюция старения”. Evolution. 11 (4): 398—411. JSTOR 2406060.
  2. 1 2 {{cite journal|last1=Kirkwood|first1=T. B. L.||title=Evolution of ageing|journal=Nature|date=November 1977|volume=270|issue=5635|pages=301—4|pmid=593350||
  3. Medawar PB (1952). Нерешенная проблема биологии. Published for the college by H. K. Lewis, London
  4. Johnson, Adiv A.; Shokhirev, Maxim N.; Shoshitaishvili, Boris (2019-11-01). “Revamping the evolutionary theories of aging”. Ageing Research Reviews [англ.]. 55: 100947. ISSN 1568-1637. PMID 31449890.
  5. Weismann A. Essays upon heredity and kindred biological problems. — Oxford : Clarendon Press, 1889.. Работа, описывающая теорию Вейсмана об освобождении места для молодых.
  6. 1 2 {{cite journal|last=Yang|first=Jiang-Nan ||year=2013|title
  7. 1 2 {{Cite journal|last1=Everman|first1=Elizabeth R.|last2=Morgan|first2=Theodore J.||date=2018-01-10|title=Антагонистическая плейотропия и накопление мутаций способствуют возрастному снижению реакции на стресс|journal=Evolution|volume=72|issue=2|pages=303—317|
  8. 1 2 3 Charlesworth, B. (2001-05-07). “Паттерны возрастных средних и генетических вариаций показателей смертности, предсказанных мутационно-накопительной теорией старения”. Journal of Theoretical Biology. 210 (1): 47—65. ISSN 0022-5193. PMID 11343430.
  9. Drost, J. B.; Lee, W. R. (1995). “Биологическая основа зародышевых мутаций: сравнение частоты спонтанных зародышевых мутаций у дрозофилы, мыши и человека”. Environmental and Molecular Mutagenesis. 25 Suppl 26: 48—64. ISSN 0893-6692. PMID 7789362.
  10. 1 2 Flatt, Thomas; Partridge, Linda (2018-08-20). “Horizons in the evolution of aging”. BMC Biology. 16 (1): 93. ISSN 1741-7007. PMC 6100731. PMID 30124168.
  11. Moorad, Jacob A.; Promislow, Daniel E. L. (2008-07-27). “A Theory of Age-Dependent Mutation and Senescence”. Genetics. 179 (4): 2061—2073. ISSN 0016-6731. PMC 2516080. PMID 18660535.
  12. Kraemer, Susanne A.; Böndel, Katharina B.; Ness, Robert W.; Keightley, Peter D.; Colegrave, Nick (December 2017). “Изменение фитнеса в зависимости от числа мутаций в линиях накопления спонтанных мутаций Chlamydomonas reinhardtii”. Evolution; International Journal of Organic Evolution. 71 (12): 2918—2929. ISSN 0014-3820. PMC 5765464. PMID 28884790.
  13. Rifkin, Scott A.; Houle, David; Kim, Junhyong; White, Kevin P. (November 2005). “Анализ накопления мутаций выявляет широкие возможности для быстрой эволюции экспрессии генов”. Nature [англ.]. 438 (7065): 220—223. ISSN 1476-4687. PMID 16281035.
  14. {{Cite journal|last=Nei|first=Masatoshi | |date=2007-07-24|title=Новая мутационная теория фенотипической эволюции|journal=Proceedings of the National Academy of Sciences|language=en|volume=104|issue=30|pages=12235—12242|/pnas.0703349104 |issn=0027-8424|pmid=17640887|pmc=1941456||
  15. {{cite journal | vauthors = Narayanan L, Fritzell JA, Baker SM, Liskay RM, Glazer PM | title = Повышенный уровень мутаций в различных тканях мышей с дефицитом гена Pms2 для восстановления несоответствий ДНК | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 94 | issue = 7 | pages = 3122—7 | date = April 1997 | pmid = 9096356 | pmc = 20332 | doi = 10. 1073/pnas.94 .7.3122 |
  16. Carter AJ, Nguyen AQ (December 2011). “Antagonistic pleiotropy as a widespread mechanism for the maintenance of polymorphic disease alleles”. BMC Medical Genetics. 12: 160. DOI:10.1186/1471-2350-12-160. PMC 3254080. PMID 22151998.
  17. Curtsinger, J.W. Senescence: Генетические теории // International Encyclopedia of the Social & Behavioral Sciences. — 2001. — P. 13897—902. — ISBN 978-0-08-043076-8.
  18. {{cite journal | vauthors = Leroi AM, Chippindale AK, Rose MR | title = Долгосрочная лабораторная эволюция генетического компромисса между жизненным циклом и историей у Drosophila melanogaster. 1. The role of genotype-by-environment interaction | journal = Evolution; International Journal of Organic Evolution | volume = 48 | issue = 4 | pages = 1244—1257 | date = August 1994 | pmid = 28564485 | doi = 10.1111/j.1558-5646.1994.tb05309.x |
  19. {{cite journal | vauthors = Lorenzini A, Stamato T, Sell C | title = The disposable soma theory revisited: time as a resource in theories of aging | journal = Cell Cycle | volume = 10 | issue = 22 | pages = 3853—6 | date = November 2011 | pmid = 22071624 | doi = 10.4161/cc.10 .22.18302 |
  20. {{cite journal | vauthors = van den Heuvel J, English S, Uller T | title = Disposable Soma Theory and the Evolution of Maternal Effects on Ageing | journal = PLOS ONE | volume = 11 | issue = 1 | pages = e0145544 | date = 2016-01-11 | pmid = 26752635 | pmc = 4709080 | doi = 10.1371/journal.pone.0145544 | bibcode = 2016PLoSO..1145544V | veditors = Criscuolo F |
  21. Atig, R. Kefi-Ben; Hsouna, S.; Beraud-Colomb, E.; Abdelhak, S. (2009). “[Митохондриальная ДНК: свойства и применение]”. Archives de l'Institut Pasteur de Tunis. 86 (1—4): 3—14. ISSN 0020-2509. PMID 20707216.
  22. Maynard, Scott; Fang, Evandro Fei; Scheibye-Knudsen, Morten; Croteau, Deborah L.; Bohr, Vilhelm A. (October 2015). “DNA Damage, DNA Repair, Aging, and Neurodegeneration”. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine. 5 (10): a025130. ISSN 2157-1422. PMC 4588127. PMID 26385091.
  23. {{cite journal | vauthors = Gensler HL, Bernstein H | title = DNA damage as the primary cause of aging | journal = The Quarterly Review of Biology | volume = 56 | issue = 3 | pages = 279—303 | date = September 1981 | pmid = 7031747 | doi = 10.1086/412317 |
  24. {{cite journal | vauthors = Gensler HL | title = Низкий уровень ультрафиолета. индуцированного внепланового синтеза ДНК в постмитотических клетках мозга хомяков: возможное отношение к старению | journal = Experimental Gerontology | volume = 16 | issue = 2 | pages = 199—207 | year = 1981 | pmid = 7286098 | doi = 10. 1016/0531-5565(81)90046-2 |
  25. {{cite journal | vauthors = Karran P, Moscona A, Strauss B | title = Developmental decline in DNA repair in neural retina cells of chick embryos. Постоянный дефицит компетенции репарации в клеточной линии, полученной из поздних эмбрионов | journal = The Journal of Cell Biology | volume = 74 | issue = 1 | pages = 274—86 | date = July 1977 | pmid = 559680 | pmc = 2109876 |
  26. Lampidis TJ, Schaiberger GE (December 1975). “Age-related loss of DNA repair synthesis in isolated rat myocardial cells”. Experimental Cell Research. 96 (2): 412—6. DOI:10.1016/0014-4827(75)90276-1. PMID 1193184.
  27. {{Cite journal|last1=Sahin|first1=Ergün|last2=Colla|first2=Simona|last3=Liesa|first3=Marc|last4=Moslehi|first4=Javid|last5=Müller|first5=Florian L. |last6=Guo|first6=Mira|last7=Cooper|first7=Marcus|last8=Kotton|first8=Darrell|last9=Fabian|first9=Attila J. |last10=Walkey|first10=Carl|last11=Maser|first11=Richard S. ||date=2011-02-17|title=Теломерная дисфункция вызывает метаболический и митохондриальный компромисс|journal=Nature|volume=470|issue=7334|pages=359—365|. 1038/nature09787|issn=1476-4687|pmc=3741661|pmid=21307849|
  28. Petruseva, I. О.; Евдокимов, А. N.; Lavrik, O. I. (2017). “Genome Stability Maintenance in Naked Mole-Rat”. Acta Naturae. 9 (4): 31—41. ISSN 2075-8251. PMC 5762826. PMID 29340215.
  29. Goldsmith T (2009). “Старение млекопитающих: активные и пассивные механизмы”. Journal of Bioscience Hypotheses. 2 (2): 59—64.. Статья сравнивает запрограммированные и незапрограммированные теории поддержания старения в свете эмпирических данных.
  30. {{cite journal | vauthors = Holliday R | title = Aging is no longer an unsolved problem in biology | journal = Annals of the New York Academy of Sciences | volume = 1067 | issue = 1 | pages = 1—9 | date = May 2006 | pmid = 16803964 | doi = 10.1196/annals.1354 .002 | bibcode = 2006NYASA1067....1H |
  31. Hamilton, W.D. (September 1966). “The moulding of senescence by natural selection”. Journal of Theoretical Biology. 12 (1): 12—45. ISSN 0022-5193. PMID 6015424.
  32. Flatt, Thomas; Schmidt, Paul S. (October 2009). “Integrating evolutionary and molecular genetics of aging”. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects. 1790 (10): 951—962. ISSN 0304-4165. PMC 2972575. PMID 19619612.
  33. Mitteldorf J (2006). “Chaotic population dynamics and the evolution of ageing: proposing a demographic theory of senescence”. Evolutionary Ecology Research. 8: 561—74.. О динамике популяций как механизме эволюции старения.
  34. {{cite journal | vauthors = Lee RD | title = Rethinking the evolutionary theory of aging: transfers, not births, shape senescence in social species | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 100 | issue = 16 | pages = 9637—42 | date = August 2003 | pmid = 12878733 | pmc = 170970 | doi = 10.1073/pnas.1530303100 | bibcode = 2003PNAS..100.9637L |
  35. Скулачев В.П. (ноябрь 1997 года). “Старение - специфическая биологическая функция, а не результат нарушения в сложных живых системах: биохимические доказательства в поддержку гипотезы Вейсмана”. Биохимия. Биохимия. 62 (11): 1191—5. PMID 9467841. Проверьте дату в |date= (справка на английском)
  36. {{cite journal | vauthors = Goldsmith TC | title = Старение, эволюционность и требование индивидуальной пользы; медицинские последствия противоречий теории старения | journal = Journal of Theoretical Biology | volume = 252 | issue = 4 | pages = 764—8 | date = June 2008 | pmid = 18396295 |
  37. {{cite journal | vauthors = Lenart P, Bienertová-Vašků J | title = Keeping up with the Red Queen: the pace of aging as an adaptation | journal = Biogerontology | volume = 18 | issue = 4 | pages = 693—709 | date = August 2017 | pmid = 28013399 | doi = 10. 1007/s10522-016-9674-4 |
  38. gov/publications/dictionaries/cancer-terms NCI Dictionary of Cancer Terms (англ.). National Cancer Institute (2 February 2011). Дата обращения: 11 апреля 2020.
  39. {{cite journal |last=Medvedev |first=Zhores A. |title=О бессмертии зародышевой линии: Генетические и биохимические механизмы. A review |journal=Mechanisms of Ageing and Development |volume=17 |issue=4 |year=1981 |pages=331—359 |issn=00476374 |/0047-6374(81)90052-X|pmid=6173551 |
  40. Carrero, Dido; Soria-Valles, Clara; López-Otín, Carlos (2016-07-01). “Признаки прогероидных синдромов: уроки мышей и перепрограммированных клеток”. Disease Models & Mechanisms [англ.]. 9 (7): 719—735. ISSN 1754-8403. PMC 4958309. PMID 27482812.
  41. Progeria (англ.). WebMD. Дата обращения: 11 апреля 2020.
  42. gov/condition/hutchinson-gilford-progeria-syndrome Hutchinson-Gilford progeria syndrome. Genetics Home Reference. Дата обращения: 27 марта 2019.
  43. King RC. A dictionary of genetics. — 8th. — New York : Oxford University Press, 2013. — ISBN 978-0-19-937686-5.
  44. Reference, Genetics Home Hutchinson-Gilford progeria syndrome (англ.). Genetics Home Reference. Дата обращения: 11 апреля 2020.
  45. 1 2 3 McDonald RB. Biology of aging. — Second. — Boca Raton, 2019. — ISBN 978-0-8153-4567-1.
  46. Redwood AB, Perkins SM, Vanderwaal RP, Feng Z, Biehl KJ, Gonzalez-Suarez I, Morgado-Palacin L, Shi W, Sage J, Roti-Roti JL, Stewart CL, Zhang J, Gonzalo S (27 October 2014). "Двойная роль ламинов А-типа в репарации двунитевых разрывов ДНК". Cell Cycle. 10 (15): 2549-2560. doi:10.4161/cc.10.15.16531. PMC 3180193. PMID 21701264
  47. 1 2 Liu B, Wang J, Chan KM, Tjia WM, Deng W, Guan X, Huang J-d, Li KM, Chau PY, Chen DJ, Pei D, Pendas AM, Cadiñanos J, López-Otín C, Tse HF, Hutchison C, Chen J, Cao Y, Cheah KSE, Tryggvason K, Zhou Z (26 June 2005). "Геномная нестабильность при преждевременном старении на основе ламинопатии". Nature Medicine. 11 (7): 780-785. doi:10.1038/nm1266. PMID 15980864.
  48. 1 2 nlm.nih.gov/condition/werner-syndrome Синдром Вернера (англ.). Genetics Home Reference. Дата обращения: 11 апреля 2020.
  49. {{Cite journal|last1=Yamamoto|first1=K.|last2=Imakiire|first2=A.|last3=Miyagawa|first3=N.|last4=Kasahara|first4=T. ||date=December 2003|title=Отчет о двух случаях синдрома Вернера и обзор литературы|journal=Journal of Orthopaedic Surgery (Hong Kong)|volume=11|issue=2|pages=224—233|. 1177/230949900301100222|issn=1022-5536|pmid=14676353|
  50. {{cite journal|vauthors=Navarro CL, Cau P, Lévy N|date=October 2006|title=Молекулярные основы прогероидных синдромов|journal=Human Molecular Genetics|volume=15|issue=suppl_2|pages=R151-61|. 1093/hmg/ddl214|pmid=16987878|
  51. 1 2 Thompson LH, Schild D. Recombinational DNA repair and human disease. Mutat Res. 2002 Nov 30;509(1-2):49-78. doi: 10.1016/s0027-5107(02)00224-5. PMID: 12427531
  52. {{cite journal | vauthors = Chen D, Guarente L | title = SIR2: a potential target for calorie restriction mimetics | journal = Trends in Molecular Medicine | volume = 13 | issue = 2 | pages = 64—71 | date = February 2007 | pmid = 17207661 |