stringtranslate.com

Биологическое бессмертие

Биологическое бессмертие (иногда называемое бионеопределенной смертностью ) — это состояние, при котором уровень смертности от старения стабилен или снижается, что отделяет его от хронологического возраста. Различные одноклеточные и многоклеточные виды, включая некоторых позвоночных, достигают этого состояния либо на протяжении всего своего существования, либо прожив достаточно долго. Биологически бессмертное живое существо все еще может умереть от других причин, помимо старения, например, из-за травмы , яда , болезни , хищничества , нехватки доступных ресурсов или изменений в окружающей среде .

Это определение бессмертия было оспорено в Handbook of the Biology of Aging [1], поскольку увеличение уровня смертности как функции хронологического возраста может быть незначительным в очень старом возрасте , идея, называемая плато смертности в позднем возрасте . Уровень смертности может перестать расти в старости, но в большинстве случаев этот уровень, как правило, очень высок. [2]

Этот термин также используется биологами для описания клеток, на которые не распространяется ограничение Хейфлика относительно того, сколько раз они могут делиться.

Клеточные линии

Биологи выбрали слово «бессмертный» для обозначения клеток, которые не подвержены пределу Хейфлика , точке, в которой клетки больше не могут делиться из-за повреждения ДНК или укороченных теломер . До теории Леонарда Хейфлика Алексис Каррель выдвинул гипотезу, что все нормальные соматические клетки бессмертны. [3]

Термин «иммортализация» был впервые применен к раковым клеткам, которые экспрессировали удлиняющий теломеры фермент теломеразу , и таким образом избегали апоптоза — т. е. гибели клеток, вызванной внутриклеточными механизмами. Среди наиболее часто используемых линий клеток — HeLa и Jurkat , обе из которых являются бессмертными линиями раковых клеток. [4] Эти клетки широко использовались и продолжают использоваться в биологических исследованиях, таких как создание вакцины против полиомиелита , [5] исследования половых гормонов и стероидов, [6] и клеточный метаболизм. [7] Эмбриональные стволовые клетки и зародышевые клетки также были описаны как бессмертные. [8] [9]

Бессмертные клеточные линии раковых клеток могут быть созданы путем индукции онкогенов или потери генов-супрессоров опухолей . Один из способов индукции бессмертия — это вирусная индукция большого Т-антигена , [10] обычно вводимого через обезьяний вирус 40 (SV-40). [11]

Организмы

Согласно базе данных о старении и долголетии животных, список животных с незначительным старением (вместе с предполагаемой продолжительностью жизни в дикой природе) включает в себя: [12]

Бактерии и некоторые дрожжи

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 при идеальных условиях роста. [13] В этих условиях, когда клетка делится симметрично, образуя две дочерние клетки, процесс деления клетки может восстановить клетку до молодого состояния. Однако, если родительская клетка асимметрично отпочковывается от дочери, то только дочь возвращается в молодое состояние — родительская клетка не восстанавливается и продолжает стареть и умирать. Аналогичным образом стволовые клетки и гаметы можно считать «бессмертными».

Гидра

Гидра

Гидры — род типа Cnidaria . Все книдарии могут регенерировать, 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 подвергаются старению и, как таковые, биологически бессмертны. В четырехлетнем исследовании 3 когорты гидр не показали увеличения смертности с возрастом. Возможно, эти животные живут намного дольше, учитывая, что они достигают зрелости за 5–10 дней. [16] Однако это не объясняет, как гидры впоследствии способны поддерживать длину теломер .

Медуза

Turritopsis dohrnii , или Turritopsis nutricula , — это небольшой (5 миллиметров (0,20 дюйма)) вид медуз , который использует трансдифференциацию для пополнения клеток после полового размножения . Этот цикл может повторяться бесконечно, что потенциально делает его биологически бессмертным. Этот организм возник в Карибском море , но теперь распространился по всему миру. [ необходима цитата ] Ключевые молекулярные механизмы его омоложения , по-видимому, включаюти восстановление ДНК , а также обновление стволовых клеток, согласно сравнительному геномному исследованию. [17] [18]

Похожие случаи включают гидроидные Laodicea undulata [19] и сцифоидные Aurelia sp.1. [20]

Омары

Исследования показывают, что омары не могут замедляться, слабеть или терять фертильность с возрастом, и что более старые омары могут быть более плодовитыми, чем молодые. Однако это не делает их бессмертными в традиционном смысле, поскольку они значительно чаще умирают во время линьки панциря, чем старше они становятся (как подробно описано ниже).

Их долголетие может быть обусловлено теломеразой , ферментом , который восстанавливает длинные повторяющиеся участки последовательностей ДНК на концах хромосом, называемых теломерами . Теломераза экспрессируется большинством позвоночных на эмбриональных стадиях, но, как правило, отсутствует на взрослых стадиях жизни. [21] Однако, в отличие от позвоночных, омары экспрессируют теломеразу во взрослом возрасте через большинство тканей, что, как предполагается, связано с их долголетием. [22] [23] [24] Вопреки распространенному мнению, омары не бессмертны. Омары растут путем линьки , что требует значительных затрат энергии, и чем больше панцирь, тем больше энергии требуется. [25] В конце концов, омар умрет от истощения во время линьки. Известно также, что старые омары прекращают линьку, что означает, что панцирь в конечном итоге повреждается, инфицируется или разваливается, что приводит к их смерти. [26] Средняя продолжительность жизни европейского омара составляет 31 год для самцов и 54 года для самок .

Плоские черви планарии

Polycelis felina , пресноводная планария

У планарийных плоских червей есть как половые, так и бесполые типы размножения. Исследования рода Schmidtea mediterranea показывают, что эти планарии, по-видимому, регенерируют (т. е. излечиваются) бесконечно, а бесполые особи имеют «очевидно безграничную [теломерную] регенеративную способность, подпитываемую популяцией высокопролиферативных взрослых стволовых клеток». [27]

Для планарии, размножающейся половым путем: «продолжительность жизни отдельной планарии может достигать 3 лет, вероятно, из-за способности необластов постоянно заменять стареющие клетки». В то время как для планарии, размножающейся бесполым путем: «отдельные животные в клональных линиях некоторых видов планарии, размножающихся делением, сохранялись более 15 лет». [28] [29]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Масоро, EJ (2006). Остад, С.Н. (ред.). Справочник по биологии старения (Шестое изд.). Сан-Диего, Калифорния: Academic Press. ISBN 978-0-12-088387-5.
  2. ^ Майкл Р. Роуз; Касандра Л. Раузер; Лоренс Д. Мюллер (ноябрь–декабрь 2005 г.). «Поздняя жизнь: новый рубеж физиологии». Физиологическая и биохимическая зоология . 78 (6): 869–878. doi :10.1086/498179. PMID  16228927. S2CID  31627493.
  3. ^ Шей, Дж. В. и Райт, У. Э. (2000). «Хэйфлик, его предел и клеточное старение». Nature Reviews Molecular Cell Biology . 1 (1): 72–76. doi :10.1038/35036093. PMID  11413492. S2CID  6821048.
  4. ^ Склут, Ребекка (2010). Бессмертная жизнь Генриетты Лакс . Нью-Йорк: Crown/Random House. ISBN 978-1-4000-5217-2.
  5. ^ Смит, Ван (2002-04-17). "Жизнь, смерть и жизнь после смерти Генриетты Лакс, невольной героини современной медицинской науки". Baltimore City Paper . Архивировано из оригинала 2004-08-14 . Получено 2010-03-02 .
  6. ^ Булзоми, Памела. «Проапоптотический эффект кверцетина в линиях раковых клеток требует сигналов, зависящих от ERβ». Клеточная физиология (2012): 1891-898. Веб.
  7. ^ Рейтцер, Лоуренс Дж.; Вайс, Бертон М.; Кеннел, Дэвид (1978), «Доказательства того, что глутамин, а не сахар, является основным источником энергии для культивируемых клеток HeLa», Журнал биологической химии , 254 (25 апреля): 26X9–2676, PMID  429309
  8. ^ Кельнский университет (7 марта 2018 г.). «О бессмертии стволовых клеток». ScienceDaily . Получено 17 сентября 2020 г. .
  9. ^ Surani, Azim (1 апреля 2009 г.). «Germ cells: the route to immortality» (Зародышевые клетки: путь к бессмертию). Кембриджский университет . Получено 17 сентября 2020 г.
  10. ^ Майкл Р. Роуз; Касандра Л. Раузер; Лоренс Д. Мюллер (1983). «Экспрессия большого белка Т вируса полиомы способствует установлению в культуре «нормальных» линий клеток фибробластов грызунов». PNAS . 80 (14): 4354–4358. Bibcode :1983PNAS...80.4354R. doi : 10.1073/pnas.80.14.4354 . PMC 384036 . PMID  6308618. 
  11. ^ Ирфан Максуд, М.; Матин, ММ; Бахрами, АР; Гасролдашт, ММ (2013). «Бессмертие клеточных линий: проблемы и преимущества создания». Cell Biology International . 37 (10): 1038–45. doi :10.1002/cbin.10137. PMID  23723166. S2CID  14777249.
  12. ^ Виды с незначительным старением Архивировано 17.04.2015 на Wayback Machine . AnAge: База данных старения и долголетия животных
  13. ↑ Current Biology: том 23, выпуск 19, 7 октября 2013 г., страницы 1844–1852 «Делящиеся дрожжи не стареют при благоприятных условиях, но стареют после стресса». Мигель Коэльо1, 4, Айгюль Дерели1, Анетт Хейз1, Себастьян Кюн2, Лилиана Малиновска1, Морган Э. ДеСантис3, Джеймс Шортер3, Саймон Альберти1, Тило Гросс2, 5, Ива М. Толич-Нёрреликке1
  14. ^ Bellantuono, Anthony J.; Bridge, Diane; Martínez, Daniel E. (2015-01-30). «Гидра как управляемая, долгоживущая модельная система для старения». Invertebrate Reproduction & Development . 59 (sup1): 39–44. doi :10.1080/07924259.2014.938196. ISSN  0792-4259. PMC 4464093. PMID  26136619 . 
  15. ^ Бузгариу, Ванда; Венгер, Иван; Ткачук, Нина; Катунда-Лемос, Ана-Паула; Галлиот, Бригитта (15.01.2018). «Влияние циклических клеток и регуляции клеточного цикла на регенерацию гидры». Developmental Biology . 433 (2): 240–253. doi : 10.1016/j.ydbio.2017.11.003 . ISSN  0012-1606. PMID  29291976.
  16. ^ Мартинес, Дэниел Э. (1998). «Закономерности смертности предполагают отсутствие старения у гидры» (PDF) . Экспериментальная геронтология . 33 (3): 217–225. CiteSeerX 10.1.1.500.9508 . doi :10.1016/S0531-5565(97)00113-7. PMID  9615920. S2CID  2009972. Архивировано (PDF) из оригинала 2016-04-26. 
  17. ^ Гринвуд, Вероника (6 сентября 2022 г.). «Эта медуза может жить вечно. Ее гены могут рассказать нам, как». The New York Times . Получено 22 сентября 2022 г.
  18. ^ Паскуаль-Торнер, Мария; Карреро, Дидона; Перес-Сильва, Хосе Г.; Альварес-Пуэнте, Диана; Ройс-Валле, Дэвид; Бретоны, Габриэль; Родригес, Дэвид; Маесо, Дэниел; Матео-Гонсалес, Елена; Эспаньол, Яиса; 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. Bibcode : 2022PNAS..11918763P. doi : 10.1073/pnas.2118763119. ISSN 0027-8424  . PMC 9459311. PMID  36037356. 
  19. ^ Де Вито и др. (2006). «Доказательства обратного развития у Leptomedusae (Cnidaria, Hydrozoa): случай Laodicea undulata (Forbes and Goodsir 1851)». Морская биология . 149 (2): 339–346. doi :10.1007/s00227-005-0182-3. S2CID  84325535.
  20. ^ He; et al. (2015-12-21). "Обратный ход жизненного цикла у Aurelia sp.1 (Cnidaria, Scyphozoa)". PLOS ONE . ​​10 (12): e0145314. Bibcode :2015PLoSO..1045314H. doi : 10.1371/journal.pone.0145314 . PMC 4687044 . PMID  26690755. 
  21. ^ Cong YS (2002). «Человеческая теломераза и ее регуляция». Microbiology and Molecular Biology Reviews . 66 (3): 407–425. doi :10.1128/MMBR.66.3.407-425.2002. PMC 120798. PMID  12208997. 
  22. ^ Вольфрам Клэппер; Карен Кюне; Кумуд К. Сингх; Клаус Хайдорн; Реза Парвареш и Гвидо Крупп (1998). «Долголетие омаров связано с повсеместной экспрессией теломеразы». FEBS Letters . 439 (1–2): 143–146. doi : 10.1016/S0014-5793(98)01357-X . PMID  9849895. S2CID  33161779.
  23. ^ Джейкоб Сильверман (2007-07-05). "Есть ли где-то лобстер весом 400 фунтов?". howstuffworks . Архивировано из оригинала 2011-07-27.
  24. ^ Дэвид Фостер Уоллес (2005). «Рассмотрите лобстера». Рассмотрите лобстера и другие эссе . Little, Brown & Company . ISBN 978-0-316-15611-0. Архивировано из оригинала 12 октября 2010 года.
  25. ^ "Biotemp". Архивировано из оригинала 2015-02-11 . Получено 2015-02-10 .
  26. ^ Корен, Марина. «Не слушайте сплетни: лобстеры на самом деле не бессмертны». Архивировано из оригинала 2015-02-12.
  27. ^ Thomas CJ Tan; Ruman Rahman; Farah Jaber-Hijazi; Daniel A. Felix; Chen Chen; Edward J. Louis & Aziz Aboobaker (февраль 2012 г.). «Поддержание теломер и активность теломеразы по-разному регулируются у бесполых и половых червей». PNAS . 109 (9): 4209–4214. Bibcode :2012PNAS..109.4209T. doi : 10.1073/pnas.1118885109 . PMC 3306686 . PMID  22371573. Архивировано из оригинала 2012-03-06. 
  28. ^ "Schmidtea, модель планарии". www.geochembio.com . Архивировано из оригинала 2010-12-30.
  29. ↑ Архивировано в Ghostarchive и Wayback Machine: «О чем думают тела: биоэлектрические вычисления за пределами нервной системы — NeurIPS 2018». YouTube .

Библиография

Найдите информацию о биологическом бессмертии в Викисловаре, бесплатном словаре.