De dood is onvermijdelijk. Maar is het voorspelbaar? Sommige wetenschappers denken van wel. Ze zeggen dat experimenten met fruitvliegjes - fruitvliegjes - een nieuwe, aparte levensfase hebben onthuld die de naderende dood aankondigt. Ze noemen deze levensfase de spiraal van de dood en denken dat mensen die ook kunnen ervaren. Tot 25 jaar geleden gingen biologen ervan uit dat het leven twee hoofdfasen kent: kindertijd en volwassenheid. We kunnen deze verdeeldheid allemaal herkennen. De kindertijd wordt gekenmerkt door snelle groei en ontwikkeling en eindigt met de puberteit. Tijdens deze fase blijft de kans op overlijden extreem laag.
Samen met de meerderjarigheid, of beter gezegd, met het bereiken van de puberteit, begint de volwassenheid. De kans om te overlijden blijft laag wanneer we aan ons volwassen leven beginnen - gedurende deze tijd zijn we in onze bloei en hebben we meer kans om kinderen te krijgen. Maar naarmate de tijd verstrijkt, beginnen onze lichamen te verouderen en te verslechteren. Met elke stad neemt de kans op overlijden toe - eerst langzaam, en daarna sneller en sneller naarmate we ouder en ouder worden.
Begin jaren negentig realiseerden wetenschappers zich dat het leven nog een andere rol heeft. Ze identificeerden de derde levensfase waar de oudste leden van onze samenleving doorheen gaan: het late leven.
Het late leven verschilt van de rest van de volwassenheid door een uniek sterftepatroon. De jaarlijkse stijging van het sterftecijfer die kenmerkend is voor volwassenheid, geldt niet voor het latere leven. Terwijl een 60-jarige een aanzienlijk grotere kans heeft om te overlijden dan een 50-jarige, heeft een 90-jarige ongeveer dezelfde kans om te overlijden als een 100-jarige.
"Het sterftecijfer vlakt af en je ziet deze plateaus", zegt Lawrence Mueller van de University of California in Irvine.
Het zijn deze sterfteplateaus die tot op de dag van vandaag worden besproken - ze hebben nog steeds geen enkele verklaring. Om dit probleem te verhelderen, gingen Mueller en zijn collega Michael Rose op zoek naar tekenen dat andere biologische kenmerken, behalve sterftecijfers, aan het afvlakken waren tegen het einde van hun leven. "We dachten dat het hetzelfde patroon zou kunnen zijn als reproductie of vrouwelijke vruchtbaarheid (vruchtbaarheid)", zegt hij.
Ze begonnen dit probleem te bestuderen aan de hand van het voorbeeld van een favoriete set proefdieren - fruitvliegjes Drosophila.
Promotie video:
"We namen 2.828 vrouwtjes en stopten elk afzonderlijk in een flesje met twee mannetjes", zegt Mueller. “Elke dag hebben we elk vrouwtje naar een nieuwe fles verplaatst en geteld hoeveel eieren ze achterlieten. En ze bleven dit doen totdat ze allemaal stierven."
Deze vliegen leven meestal enkele weken. "Het was een enorm experiment", zegt Mueller. Hij geeft toe dat het experiment ook moeizaam was: elke dag zoveel vliegen verplaatsen en hun kleine eitjes tellen, wordt snel moe. Deze werden bijgewoond door Rose's afgestudeerde student, Cassanda Rauser, en tientallen studenten.
En na al deze inspanningen leken de resultaten aanvankelijk teleurstellend. Het geboortecijfer vlakt niet duidelijk af toen de vliegen in de "late levensfase" kwamen.
Toen de wetenschappers de gegevens nader bekeken, merkten ze iets op.
"Ik merkte dat als ik vrouwtjes uitkoos die bijna dood waren en ze vergeleek met andere vrouwtjes van dezelfde leeftijd en, volgens de database, die nog een paar weken te leven hadden, er een verschil in vruchtbaarheid was", zegt Mueller.
Simpel gezegd, het vruchtbaarheidscijfer van vliegen - het aantal eieren dat per dag werd gelegd - kelderde twee weken voordat ze stierven.
Nog verrassender was dat deze daling van de vruchtbaarheid niets te maken had met de leeftijd van de vlieg bij overlijden. Als een oudere 60 dagen oude vlieg de dood naderde, daalde het vruchtbaarheidscijfer sterk, net als het vruchtbaarheidscijfer van 15 dagen oude vliegen, die, zoals later bleek, op de rand van vroegtijdig overlijden stonden.
Het was een universeel kenmerk van het leven, een nieuwe vierde fase die verschilde van de kindertijd, de volwassenheid of het latere leven. Mueller en Rose noemden het de "doodsspiraal". Het was 2007; in de jaren die volgden, zochten wetenschappers naar meer bewijs van deze doodsspiraal. In 2012 ontdekten ze dat mannelijke fruitvliegen een paar dagen voor de dood een vergelijkbare daling van de vruchtbaarheid vertoonden. Dit keer werd de herhaalde gegevensverzameling gedaan door promovendus Parvin Shahrestani.
"Naarmate het mannetje ouder wordt, wordt zijn vermogen om vrouwtjes te bevruchten steeds erger", zegt Müller. "Maar wanneer mannen op het punt staan te sterven - op welke leeftijd dan ook - was hun reproductievermogen veel lager dan dat van mannen van dezelfde leeftijd die enkele weken langer leefden."
Meest recent, in 2016, haalden Mueller en Rose gegevens uit een reeks experimenten die de levensduur en vruchtbaarheid van fruitvliegen onderzoeken, waaraan wetenschappers in vier onafhankelijke laboratoria werkten. Nogmaals, de gecombineerde dataset vertoonde een doodsspiraal.
De twee wetenschappers en hun collega's ontdekten zelfs dat het mogelijk was om tot op zekere hoogte te voorspellen wanneer een vlieg zou sterven door simpelweg naar zijn vruchtbaarheid in de afgelopen drie dagen te kijken en andere gegevens te negeren, waaronder de leeftijd van de vlieg. "We hebben ongeveer 80% van de sterfgevallen nauwkeurig voorspeld", zegt Mueller.
Rose en Müller zijn niet de enigen die dit verband tussen vruchtbaarheid en dood ontwikkelen. James Curtsinger van de Universiteit van Minnesota voerde zijn eigen experimenten uit naar veroudering en sterfte bij fruitvliegjes en vond een afname van de vruchtbaarheid aan de vooravond van de dood, wat over het algemeen correleert met de bevindingen van Mueller en Rose.
Curtsinger ontdekte ook dat deze daling van de vruchtbaarheid als gevolg van een dreigende dood onafhankelijk was van de leeftijd: relatief jonge en oude vliegen volgden hetzelfde scenario.
Het werk van Kertsinger verschilt echter op een aantal belangrijke punten van dat van Mueller en Rose. Hij gelooft bijvoorbeeld niet dat zijn waarnemingen duiden op een afzonderlijke en universele vierde levensfase - hij gelooft niet dat mensen of andere soorten die biologisch verschillen van fruitvliegjes zo'n afname in vruchtbaarheid zullen ervaren. Hij gelooft ook dat de term "doodsspiraal" vaag en dubbelzinnig is. Daarom ontwikkelde hij zijn eigen terminologie, die misschien meer in de smaak valt bij biologen.
“Toen ik 20 was, deed ik onderzoek naar de geslachtsverhouding; toen ik 40 was, begon ik te werken aan ouder worden - nu ben ik 65 en werk ik aan een nieuw biologisch concept dat ik pensioen noem,”zegt hij.
Deze "pensionering" is goed te zien bij fruitvliegen. Het begint op de dag dat het volwassen vrouwtje geen enkel ei meer kan leggen. Om het belang van deze "egg zero day" te begrijpen, moet men de vruchtbaarheid van de vrouwelijke fruitvlieg onthouden. "De vlieg is 2,5 mm lang en het fruitvliegei is 0,5 mm lang", zegt Kertsinger. "Het vrouwtje legt ongeveer 1200 eieren in haar leven - dat is een halve meter eieren als ze in een rij worden gelegd."
Met andere woorden, de vrouwelijke fruitvlieg is een machine om eieren te leggen. Dit is het enige waar ze aan denkt. Als een vlieg op een bepaalde dag geen enkel ei legt - zelfs als hij de volgende dag weer eieren gaat leggen - geeft dit aan dat er iets mis is gegaan.
Kertsinger vergelijkt het met een auto die zonder brandstof komt te zitten. Hij kan nog een paar kilometer rijden, maar de eerste storingen duiden op een gevaarlijke situatie voor de chauffeur.
Kertsinger's werk onthulde ook iets anders dat de analyses van Mueller en Rose niet lieten zien.
Helemaal aan het einde van de pensioneringsfase, wanneer de vruchtbaarheid laag is en de dood onvermijdelijk is, wordt het duidelijk dat vliegen een doodplateau bereiken, net als die welke geassocieerd worden met het stadium van het levenseinde. "Dit is een compleet nieuwe observatie", zegt hij. "Een plateau van sterfte is geen kenmerk van ouderdom, het kan op middelbare leeftijd of op jonge leeftijd optreden."
De algemene consensus is nu dat sterfteplateaus verband houden met leeftijd - maar Kertsinger gelooft dat zijn nieuwe werk laat zien dat ze - net als de dood zelf - meer geassocieerd kunnen worden met vruchtbaarheid. Deze observatie vereist mogelijk dat biologen hun theorieën over veroudering heroverwegen.
Er is echter iets dat Kertsinger in verwarring brengt. Waarom is er überhaupt zo'n sterk verband tussen vruchtbaarheid en dood? Biologen hebben geen verklaring.
James Carey van de University of California in Davis denkt echter dat dit simpelweg een goed bestudeerd idee weerspiegelt: reproductie gaat ten koste van de gezondheid van ouders, vooral moeders. Vrouwen hebben bijvoorbeeld gebitsproblemen als gevolg van het hebben van veel kinderen.
Meer dan tien jaar geleden toonden Carey en zijn collega's aan dat het aanpassen van de voortplantingssystemen van muizen ook hun levensduur verandert. Ze legden oude muizen op een operatietafel en vervingen hun gebruikte eierstokken door gelijkwaardige organen voor jongere vrouwtjes - en de oudere muizen leefden langer dan verwacht na de operatie.
"Er waren aanwijzingen dat muizen die nieuwe eierstokken kregen, minder hartproblemen hadden dan muizen die geen nieuwe eierstokken kregen", zegt hij.
Curtsinger is het er niet mee eens dat mensen een "pensioen" -fase doormaken voordat ze sterven, maar Müller gelooft dat er aanwijzingen zijn dat mensen die gedoemd zijn om te sterven door natuurlijke oorzaken een doodsspiraal doormaken. Ter ondersteuning hiervan haalt Müller een ander onderzoek aan dat in Denemarken in een verpleeghuis is uitgevoerd.
De onderzoekers namen een groep van negentigjarige vrijwilligers door een reeks tests om hun kracht, coördinatie en intelligentie te beoordelen. Een paar jaar later keerden ze terug naar het verpleeghuis om erachter te komen wie er overleden is en wie er nog leeft. Voor het grootste deel deden mensen die stierven slecht op tests, zei Mueller. Aan de vooravond van het overlijden werd een afname van de fysiologische vermogens waargenomen.
Wat interessanter is voor de wetenschapper, is dat het werken met fruitvliegen strategieën kan identificeren om deze cyclus van dood te voorkomen, zodat deze over een paar dagen begint, niet over weken.
Het is te hopen dat dergelijk werk nieuwe hints kan opleveren om mensen te redden van het lange en langzame verval voor de dood. Het zou interessant zijn om de doodsspiraal in te korten, zodat je net zo gezond blijft als anderen tot je sterft.
Dus hoewel Mueller en Rose denken dat ze een vierde levensfase hebben gevonden, hopen ze op de lange termijn mensen ervan te verlossen, of in ieder geval zoveel mogelijk te verminderen.
ILYA KHEL