Altern ist keine unvermeidliche Tatsache im Leben - viele Tiere haben bereits einen Weg gefunden, den Moment des Todes zu verzögern. Ihre Tipps können uns allen helfen, ein langes und gesundes Leben zu führen. Zum Beispiel mindestens bis zu zweihundert Jahre. Können Sie sich das vorstellen? Ich ja.
Nur 30 Jahre nach der Veröffentlichung von Moby Dick versuchte eine Gruppe alaskischer Walfänger, ihren eigenen Ozeanriesen einzudämmen. Ihr Ziel war der männliche Grönlandwal, das zweitgrößte Säugetier der Erde.
Diese Art ist berühmt für ihre erstaunliche Langlebigkeit: Laut Inuit-Folklore leben diese Wale "zwei Menschenleben" und sind aufgrund ihrer enormen Stärke auch von Harpunen befreit.
Diese Walfänger waren mit der neuesten Technologie ausgerüstet, insbesondere mit einer "Speerbombe", die beim Aufprall explodiert und eine dicke Schicht Walöl durchbohrt. Dies reichte jedoch nicht aus, um den Wal zu besiegen. Drei Speerfragmente trafen ihn an der Seite, aber - wie Moby Dick - löste er sich und hinterließ nur oberflächliche Wunden.
Der Wal wanderte weitere 120 Jahre ungefangen weiter, bis ihn 2007 eine Gruppe von Walfängern endlich fing. Sie fand sogar Fragmente des Speers, der im Walöl verblieb.
Nach verschiedenen Schätzungen leben diese Wale mindestens 150 Jahre und möglicherweise bis zu 210 Jahre. Abgesehen von leicht faltiger Haut, überschüssigem Fett und Kampfnarben zeigen Wale überraschend wenige negative Auswirkungen eines langen Lebens. Was wiederum für Ärzte, die das Altern studieren, von großem Interesse ist.
„Sie leben viel länger als Menschen, aber sie leben in freier Wildbahn, ohne zum Arzt zu gehen oder die Vorteile der menschlichen Gesellschaft zu nutzen“, sagt João Pedro de Magalhaes von der Universität Liverpool. "Daher müssen sie auf natürliche Weise vor Alterskrankheiten geschützt werden."
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Durch die Untersuchung dieser Wale und anderer extrem langlebiger Kreaturen hoffen de Magalhaes und Kollegen, dass wir neue Medikamente finden können, die den Zerfall des menschlichen Körpers auf ähnliche Weise verlangsamen und den Tod verzögern.
„Altern ist ein Rätsel, wir wissen relativ wenig über die damit verbundenen biologischen Prozesse und es bleibt die Hauptursache für Leiden und Tod in der modernen Welt“, sagt de Magalhaes. "Wenn wir es auch nur für eine Weile aufschieben könnten, wäre es ein beispielloses Wunder für einen Menschen."
Vadim Gladyshev von der Harvard University stimmt ihm zu. „Dies ist ein wichtiges biologisches Problem, da die meisten chronischen Krankheiten des Menschen auf das Altern zurückzuführen sind. Die biomedizinische Wissenschaft konzentriert sich auf bestimmte Krankheiten wie Krebs, Alzheimer oder Diabetes “, sagt er. "Aber wenn Sie das Altern verschieben, können Sie auch alle damit verbundenen Krankheiten verschieben."
Mit dem Altern sind verschiedene Faktoren verbunden. Erstens die Umwelt: Niemand kann in einer Blase leben, daher wird unsere DNA und andere molekulare Verfahren langsam durch schädliche Chemikalien oder Strahlung beschädigt. Obwohl unsere Zellen die Werkzeuge zur Reparatur haben, wird die Zerstörung schließlich zu umfangreich, führt zu Mutationen und die Zellen wachsen zu Tumoren.
Wir könnten auch Probleme mit unserem eigenen Stoffwechsel lösen: So wie Öfen regelmäßig gereinigt werden müssen, erzeugen unsere Zellen viel Abfall, wenn Energie verbrannt wird. Abfall sammelt sich im Laufe der Zeit an und kann wichtige biologische Prozesse stören. "Die Menge an Schaden sammelt sich an und der Körper ist nicht in der Lage, damit umzugehen", sagt Gladyshev.
Schließlich ist der Körper mit den Problemen der Organregeneration konfrontiert: Jedes Chromosom hat an den Enden ein DNA-Bündel, sogenannte Telomere, die sich wie Plastikspitzen an Schnürsenkeln verhalten, um deren Ausbreitung zu verhindern.
Das Telomer wird mit jeder Zellteilung kürzer, bis es schließlich so kurz wird, dass die Zelle versagt oder stirbt. Mit diesem Ergebnis werden wir anfällig für verschiedene Krankheiten.
Menagerie von Methusalah
Alle Anzeichen deuten darauf hin, dass uns eine zwingende Kraft in den Tod treibt - aber mehrere Beweise deuten darauf hin, dass es Bremsen gibt, die diesen Prozess verlangsamen können. Beispielsweise kann ein übliches diabetisches Medikament, Metformin, das Altern bei Mäusen leicht verlangsamen.
Und eine einfache Änderung eines Gens, das am Zellstoffwechsel in Anneliden beteiligt ist, kann seine Lebensdauer erheblich verlängern. und obwohl es unwahrscheinlich ist, dass dieselben Veränderungen komplexeren Organismen helfen, deutet all dies darauf hin, dass das Altern ziemlich beherrschbar ist. "Das Altern ist überraschend flexibel und überschaubar", sagt de Magalhaes.
Wissenschaftler wie Magalhaes und Gladyshev suchen nach anderen Kandidaten, die echte Mafusaili als Anführer verwenden (Methusalah ist die langlebigste biblische Figur).
Allein bei Säugetieren ist die Lebenserwartung sehr unterschiedlich, von Spitzmäusen, die nicht länger als sechs Monate leben, bis zu Grönlandwalen, die mehr als zweihundert Jahre alt sind. Aus irgendeinem Grund hat die natürliche Auslese bestimmte Kreaturen dazu gebracht, ihre eigenen Lebenselixiere zu entwickeln.
„Metformin verlängert die Lebensdauer von Mäusen ein wenig, aber wenn man sich verschiedene Kreaturen ansieht, ist die Fähigkeit der natürlichen Selektion, die Lebensdauer zu verlängern, viel leistungsfähiger“, sagt de Magalhaes. "Sie werden höchstwahrscheinlich andere lebensverlängernde Mechanismen entwickeln, die Krebs und anderen altersbedingten Krankheiten widerstehen."
Und jeder von ihnen kann unsere Medizin verbessern. Oder wie Gladyshev bemerkt: „Die Natur verändert die Lebenserwartung ständig. Die einzige Frage ist, wie sie es tut. Können wir uns von diesem Mechaniker leiten lassen und so die Lebensdauer der Menschen verlängern?"
Die interessantesten Kreaturen gehören zu den besonderen Hundertjährigen; bestimmte Arten können anscheinend sogar die nächsten Verwandten überleben. Und sie sind nicht immer so majestätisch wie der Grönlandwal.
Mit ihrer faltigen und haarlosen Haut sieht die nackte Maulwurfsratte überhaupt nicht wie ein Kind auf einem Plakat zur Gesundheitsförderung aus - sondern lebt bis zu 30 Jahre, weit mehr als die 2-3 Jahre, die sich normale Mäuse leisten können.
Darüber hinaus ist die nackte Maulwurfsratte extrem krebsresistent - bei Tausenden von einzelnen Maulwurfsratten, die in Laboratorien untersucht wurden, wurde kein einziger Krebsfall identifiziert. Selbst wenn sie in starken Karzinogenen gebadet wurden, blieben sie immun gegen Krebs.
Dies kann teilweise durch die Tatsache erklärt werden, dass ihre Zellen aufhören zu wachsen, wenn sie zu dicht werden - dieser Mechanismus stoppt die Tumorvermehrung und übernimmt die Kontrolle über das Wachstum. Und es scheint von einer besonders "schweren" Version einer Chemikalie zu stammen, die als Hyaluronsäure bekannt ist.
Dieses Molekül ist Teil des Gerüsts, das den Käfig umgibt, und war möglicherweise ursprünglich an der Entwicklung der Elastizität der Haut der nackten Maulwurfsratte beteiligt, um das Quetschen durch enge Höhlen zu erleichtern.
Heute scheint es Teil eines Signalsystems zu sein, das verhindert, dass sich Zellen unkontrolliert vermehren. Mit anderen Worten, selbst wenn die Mutation die Bildung eines Tumors ermöglicht, stoppt Hyaluron seine weitere Entwicklung.
Gladyshev studierte auch Brandts Fledermaus, eine winzige Kreatur, die über 40 Jahre lebt, obwohl sie etwas mehr wiegt als ein Würfel raffinierten Zuckers. "In Anbetracht seiner Größe ist dies der extremste Fall", sagt Gladyshev.
Er fand ungewöhnliche Mutationen um Mäuserezeptoren, die das Hormonwachstum und den insulinähnlichen Wachstumsfaktor vermitteln - Veränderungen, die uns dazu bringen könnten, darüber nachzudenken, wie der Stoffwechsel bei Tieren gesteuert werden kann, um den Schaden zu begrenzen, der normalerweise mit dem Alter einhergeht.
Wird der Rekordwal solche Hinweise aufgreifen? Die enorme Größe des Wals - 20 Meter lang und bis zu Hunderten Tonnen schwer - schafft einige einzigartige Probleme, die für Biologen wie Magalhaes und Gladyshev von Interesse sind. Wenn zum Beispiel seine Zellen Energie mit der gleichen Geschwindigkeit verbrennen würden wie die Zellen von Mäusen, würde die überschüssige Wärme das umgebende Wasser zum Kochen bringen, so dass die Evolution einen langsamen Stoffwechsel und eine niedrige Körpertemperatur im Wal erzeugt.
Solch ein riesiger Körper setzt Sie dank einfacher Mathematik auch einem enormen Krebsrisiko aus: Je mehr Zellen Sie haben, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass Sie schädliche Mutationen entwickeln. (In einer Studie wurde sogar festgestellt, dass große Menschen aus diesem Grund etwas häufiger an Krebs erkranken als kleine.)
Und das Problem verschärft sich, wenn Sie länger leben und "mehr Zellteilung erleben, sodass die Wahrscheinlichkeit von Krebs dramatisch steigt", sagt Leonard Nanny von der University of California in Riverside, der die Entwicklung von Krebs untersucht.
Unsterblicher Zoo
Können irgendwelche Kreaturen für immer leben?
Der Grönlandwal kann länger als zwei Jahrhunderte leben und ist damit das älteste Säugetier. Aber wie ist das im Vergleich zu anderen Arten von Organismen? Eine Untersuchung der Samen der Borstenkiefer, die bis zu 4.700 Jahre alt ist, hat keine spezifischen zellulären Mutationen ergeben, die sich im Laufe der Zeit entwickelt haben könnten.
Kolonialtiere wie Korallen können über 4.000 Jahre leben. Einzelne Polypen halten jedoch nicht länger als ein paar Jahre.
Die Minenmuschel gilt als das älteste Einzeltier. Diese ozeanische Langleber war 507 Jahre alt, als Biologen sie 2006 aus Küstengewässern in der Nähe von Island holten.
Basierend auf der Krebsrate beim Menschen sollten alle großen Wale vor der Geburt mit Tumoren übersät sein - aber sie leben und leben weiter. Diese Tatsache ist als „Peto-Paradoxon“bekannt und legt nahe, dass Wale wie nackte Maulwurfsratten listige evolutionäre Tricks im Ärmel haben, um mit schädlichen Mutationen fertig zu werden.
Wenn Sie sie in den Kontext anderer Tiere stellen, sind sie wirklich langlebig. Sie müssen einige Mechanismen zur Unterdrückung des Wachstums von Tumoren haben, die wir nicht haben.
Es sind diese Mechanismen und vieles mehr, die Magalhaes zu finden versucht, indem er in das Genom des Wals blickt. Anfangs versuchte er mit Stoff zu experimentieren. Und schließlich fand er ein Team, das bereits Verbindungen zu Inuit-Jägern geknüpft hatte.
Um ihre Traditionen zu bewahren, fangen und töten indigene Gemeinschaften in der Arktis jedes Jahr eine begrenzte Anzahl von Grönlandwalen. Obwohl die Jäger anfangs Außenseitern gegenüber misstrauisch waren, erklärten sie sich schließlich bereit, Wissenschaftlern zu helfen, einen Teil des Gewebes von der Beute zu entnehmen.
Auch nach dem Sammeln des Materials stand die Gruppe vor der außergewöhnlichen Herausforderung der genetischen Sequenzierung. Angesichts des Datenvolumens bestand die Aufgabe darin, Hunderte oder Tausende von Kopien von Moby Dicks zu schneiden und dann die einzelnen Sequenzen in einer sinnvollen Reihenfolge anzuordnen.
Das Ergebnis war eine Reihe von Erkenntnissen, die den Weg für die zukünftige Medizin ebnen könnten. Wissenschaftler sahen besonderes Interesse an Veränderungen in einem Gen namens ERCC1. Dieses Gen ist dafür bekannt, molekulare Werkzeuge zu codieren, mit denen kleine Abschnitte eines beschädigten Genoms gepatcht werden können. Es sieht so aus, als ob eine Mutation bei Grönlandwalen noch weiter gegangen ist und möglicherweise die Anhäufung schädlicher Mutationen verhindert, die Krebs verursachen.
Die Wissenschaftler entdeckten auch Veränderungen im PCNA-Gen, das an der Zellproliferation beteiligt ist. Es kodiert für ein Protein, das als eine Art Klammer fungiert, die die molekularen Maschinen verbindet, die die DNA-Replikation auslösen. Grönlandwale haben Regionen mit diesem Gen dupliziert, und ihre Mutationen scheinen bei der Interaktion mit anderen Teilen des DNA-Reparaturwerkzeugs zu helfen.
Wissenschaftler haben vorgeschlagen, dass diese eine Veränderung das Zellwachstum provozieren kann, ohne den Schaden, der im Laufe der Jahre entsteht. In Anbetracht anderer wichtiger Anpassungen könnte dies Walen helfen, zellulären Stress abzubauen, was wiederum zu einem langen Leben von Säugetieren führen könnte.
Ein Zeichen der Langlebigkeit
Auf der anderen Seite des Atlantiks in Harvard hat Gladyshev kürzlich seine eigene Studie über das "Transkriptom" von Grönlandwalen durchgeführt. nicht nur durch das Studium von Genen, sondern auch durch das Studium ihrer Aktivität. Wenn Sie sehen, dass bestimmte Gene besonders aktiv sind, wissen Sie, dass sie auch beim Altern eine wichtige Rolle spielen können. Der Wissenschaftler fand die gleichen Arten von Veränderungen im Insulinsignalsystem, die er bei Brandts Fledermäusen bemerkte.
„Vielleicht ändert sich so die Stoffwechselumgebung von Zellen, irgendwie werden sie langlebig. Diese Ergebnisse erfordern jedoch eine sorgfältige Analyse. " Die Ergebnisse führen laut Wissenschaftler zu einem "Zeichen der Langlebigkeit" und können daher für weitere Forschungen verwendet werden.
Diese Erkenntnisse haben die Aufmerksamkeit von Schlüsselfiguren in der Medizin auf sich gezogen. Francis Collins, Direktor der US National Institutes of Health, war beeindruckt und schrieb, dass Gladyshevs Arbeit uns "bis an die Schwelle neuer Entdeckungen über ein gesundes und langes Leben" führt.
Jenseits dieser Schwelle können wir viele Möglichkeiten entdecken, um unsere Behandlung zu verbessern. Gladyshev argumentiert, dass wir sehen könnten, ob irgendeine Art von Diät oder Bewegung unserem Körper helfen kann, eine walähnliche Lebensspanne zu entwickeln.
Einige haben beispielsweise argumentiert, dass Fasten oder "Kalorienreduzierung" den Alterungsprozess verlangsamt, und es wäre interessant, Stoffwechselveränderungen zu vergleichen, um festzustellen, ob sie denen ähneln, die es Walen ermöglichen, so lange zu leben. In diesem Sinne könnten Grönlandwale unsere Führer für ein langes und glückliches Leben sein.
Darüber hinaus könnten uns diese langlebigen Kreaturen zu radikaleren Behandlungen inspirieren. Der erste Schritt, sagt de Magalhaes, wird darin bestehen, menschliches Gewebe mit Mutationen zu züchten, die bei Grönlandwalen, Brandts Fledermaus und nackter Maulwurfsratte beobachtet werden.
"Wenn wir menschliche Proteine so verändern, dass sie Tieren ähneln, können wir Veränderungen in der DNA feststellen", sagt er. "Und ich würde gerne die Gene der Grönlandwale nehmen und sie in Mäuse stecken, um zu sehen, ob sie länger leben."
Nach diesen ersten Tests wird die nächste Hürde darin bestehen, einen Weg zu finden, um die gleichen Veränderungen in einem äußerst komplexen menschlichen Körper hervorzurufen, möglicherweise mit Medikamenten, die genetische Effekte nachahmen.
In einigen Fällen können Organismen wie Hefe genetisch verändert werden, um die interessierenden Proteine in großen Bottichen zu züchten, die sich für den menschlichen Gebrauch selbst reinigen, oder es können Medikamente gefunden werden, die diese Effekte nachahmen.
In Zukunft kann die Gentherapie es uns sogar ermöglichen, die DNA lebender Menschen zu reparieren. Wir könnten genetische Mutationen von Grönlandwalen ausleihen, die sie seit Millionen von Jahren produzieren. Angesichts der jüngsten Fortschritte in der Gentherapie "gibt es keinen Grund zu der Annahme, dass dies unmöglich ist."
Das Schwierigste liegt natürlich vor uns. Obwohl wir aus evolutionärer Sicht relativ eng miteinander verwandt sind, kann das, was für den Wal oder die nackte Maulwurfsratte funktioniert, für den menschlichen Körper nur begrenzt oder gar nicht funktionieren.
„Man kann immer verschiedene Wege finden, wie verschiedene Organismen Krebs unterdrücken - aber ob sie therapeutisch nützlich sind, kann man nicht im Voraus wissen“, sagt Nanni.
Die natürliche Reaktion auf Krebs wurde durch einen „glücklichen Prozess“entwickelt, bei dem eine einzigartige Lösung aus den einzigartigen Umständen jedes einzelnen Organismus resultierte. Mit all dem begrüßt er einen neuen Ansatz, um Lösungen in der Natur zu finden.
"Ich denke, Krebsbiologen beginnen zu verstehen, dass die Einbeziehung evolutionärer Ideen ein fruchtbares Unterfangen sein wird."
De Magalhaes und Gladyshev machen sich keine Illusionen über die Komplexität des Weges - aber sie verlieren nicht die Hoffnung. "Die Geschichte ist voll von Behauptungen von Experten, die einige Dinge für unmöglich hielten und am Ende falsch lagen", sagt de Magalhaes.
Denken Sie an den Stand der Medizin vor 120 Jahren, als einige der heutigen Grönlandwale noch Kinder waren. Lebensbedrohliche Infektionen waren damals an der Tagesordnung. Heute werden Antibiotika eingesetzt, um sie erfolgreich zu behandeln.
Letztendlich sieht de Magalhaes das Altern als die ultimative Krankheit an - eine Krankheit, die von selbst geheilt werden kann.
"Wir verlängern nicht nur die Baufälligkeit", sagt er. "Wir wollen, dass 70-Jährige die Gesundheit von 50-Jährigen haben - das ist das Ziel."
Vielleicht werden wir 2120 zurückblicken und uns über die ersten Schritte in Richtung dieses Ziels wundern.
