Veroudering is niet een onvermijdelijk gegeven in het leven - veel dieren hebben al een manier gevonden om het moment van overlijden uit te stellen. Met hun tips kunnen we allemaal genieten van een lang en gezond leven. Bijvoorbeeld minimaal tweehonderd jaar. Kunt u zich dit voorstellen? Ik ben.
Slechts 30 jaar na de publicatie van Moby Dick probeerde een groep walvisvaarders in Alaska hun eigen oceaanreus in toom te houden. Hun doelwit was de mannelijke Groenlandse walvis, het op een na grootste zoogdier op aarde.
Deze soort staat bekend om zijn verbazingwekkende lange levensduur: volgens de Inuit-folklore leven deze walvissen "twee mensenlevens" en worden ze ook bevrijd van harpoenen vanwege hun enorme kracht.
Deze walvisvaarders waren gewapend met de nieuwste technologie, in het bijzonder een "speerbom" die bij een botsing explodeert om door een dikke laag walvisolie te dringen. Dit was echter niet genoeg om de walvis te verslaan. Drie speerfragmenten raakten hem in de zijkant, maar - net als Moby Dick - brak hij los en vertrok met slechts oppervlakkige wonden.
De walvis bleef nog 120 jaar onaangetast ronddwalen, tot 2007, toen een groep walvisvaarders hem eindelijk ving. Ze vond zelfs fragmenten van de speer die in de walvisolie was achtergebleven.
Volgens verschillende schattingen leven deze walvissen minstens 150 jaar en mogelijk zelfs 210 jaar. Afgezien van een licht gerimpelde huid, overtollig vet en gevechtslittekens, vertonen walvissen verrassend weinig nadelige gevolgen van een lang leven. Wat op zijn beurt van groot belang is voor artsen die veroudering bestuderen.
"Ze leven veel langer dan mensen, maar ze leven in het wild zonder naar een dokter te gaan of te genieten van de voordelen van de menselijke samenleving", zegt João Pedro de Magalhaes van de Universiteit van Liverpool. "Daarom moeten ze op natuurlijke wijze worden beschermd tegen ouderdomsziekten."
Promotie video:
Door deze walvissen en andere extreem langlevende wezens te bestuderen, hopen de Magalhaes en collega's dat we nieuwe medicijnen kunnen vinden die het verval van het menselijk lichaam op dezelfde manier vertragen en de dood uitstellen.
"Veroudering is een mysterie, we weten relatief weinig over de biologische processen die ermee samenhangen, en het blijft de hoofdoorzaak van lijden en dood in de moderne wereld", zegt de Magalhaes. "Als we het zelfs maar voor een korte tijd konden uitstellen, zou het een ongekend wonder zijn voor een persoon."
Vadim Gladyshev van Harvard University is het met hem eens. “Dit is een kritieke biologische kwestie, aangezien de meeste chronische ziekten bij de mens het gevolg zijn van veroudering. Biomedische wetenschap is georganiseerd om zich te concentreren op specifieke ziekten zoals kanker, Alzheimer of diabetes”, zegt hij. "Maar als je veroudering uitstelt, kun je ook alle bijbehorende ziekten uitstellen."
Er zijn verschillende factoren die verband houden met veroudering. Ten eerste het milieu: niemand kan in een luchtbel leven, dus ons DNA en andere moleculaire technieken worden langzaam beschadigd door schadelijke chemicaliën of straling. Hoewel onze cellen het gereedschap hebben om te herstellen, wordt de vernietiging uiteindelijk te uitgebreid, leidt tot mutaties en groeien de cellen uit tot tumoren.
We zouden ook problemen met onze eigen stofwisseling kunnen oplossen: zoals kachels regelmatig moeten worden schoongemaakt, genereren onze cellen veel afval doordat energie wordt verbrand. Afval hoopt zich in de loop van de tijd op en kan belangrijke biologische processen verstoren. "De hoeveelheid schade stapelt zich op en het lichaam kan er niet mee omgaan", zegt Gladyshev.
Ten slotte wordt het lichaam geconfronteerd met de problemen van orgaanregeneratie: elk chromosoom heeft aan de uiteinden een bundel DNA, telomeren genaamd, die zich gedragen als plastic uiteinden aan veters om te voorkomen dat ze zich verspreiden.
De telomeer wordt elke keer dat de cel zich deelt korter, totdat hij uiteindelijk zo kort wordt dat de cel niet goed functioneert of sterft. Met deze uitkomst worden we kwetsbaar voor verschillende ziekten.
Menagerie van Methuselah
Alles wijst erop dat een of andere dwingende kracht ons naar de dood duwt - maar verschillende bewijzen suggereren dat er remmen zijn die dit proces kunnen vertragen. Een veelgebruikt medicijn voor diabetes, metformine, kan bijvoorbeeld de veroudering bij muizen enigszins vertragen.
En een simpele verandering in één gen dat betrokken is bij het cellulaire metabolisme bij ringwormen kan de levensduur enorm verlengen; en hoewel het onwaarschijnlijk is dat dezelfde veranderingen complexere organismen zullen helpen, duidt dit er allemaal op dat veroudering behoorlijk beheersbaar is. "Veroudering is verrassend flexibel en beheersbaar", zegt de Magalhaes.
Wetenschappers zoals Magalhaes en Gladyshev zijn op zoek naar andere kandidaten, met echte mafusaili als leiders (Methusalah is het langstlevende bijbelse personage).
Alleen al onder zoogdieren is de levensverwachting heel anders, van spitsmuizen, die niet langer dan zes maanden leven, tot Groenlandse walvissen, die meer dan tweehonderd jaar oud worden. Om de een of andere reden heeft natuurlijke selectie bepaalde wezens ertoe aangezet hun eigen levenselixers te ontwikkelen.
"Metformine verlengt de levensduur van muizen een beetje, maar als je naar verschillende wezens kijkt, is het vermogen van natuurlijke selectie om de levensduur te verlengen veel krachtiger", zegt de Magalhaes. "Ze zullen hoogstwaarschijnlijk andere levensverlengende mechanismen ontwikkelen om kanker en andere leeftijdsgerelateerde ziekten te weerstaan."
En elk van hen kan ons medicijn verbeteren. Of, zoals Gladyshev opmerkt, “de natuur verandert voortdurend de duur van het leven, de enige vraag is hoe ze dat doet. Kunnen we ons laten leiden door deze monteur, waardoor de levensduur van mensen wordt verlengd?"
De meest interessante wezens zijn onder de speciale honderdjarigen; specifieke soorten kunnen, zo lijkt het, zelfs de naaste verwanten overleven. En ze zijn niet altijd zo majestueus als de Groenlandse walvis.
Met zijn gerimpelde en onbehaarde huid ziet de naakte molrat er helemaal niet uit als het kind op de poster voor gezondheidsbevordering - maar leeft hij tot 30, veel meer dan de 2-3 jaar die gewone muizen zich kunnen veroorloven.
Bovendien is de naakte molrat buitengewoon resistent tegen kanker - er is geen enkel geval van kanker vastgesteld bij duizenden individuele molratten die in laboratoria zijn onderzocht. Zelfs als ze baden in sterke kankerverwekkende stoffen, bleven ze immuun voor kanker.
Dit kan gedeeltelijk worden verklaard door het feit dat hun cellen stoppen met groeien als ze te dicht worden - dit mechanisme stopt de tumorvermenigvuldiging en neemt de groei onder controle. En het lijkt voort te komen uit een bijzonder "zware" versie van een chemische stof die bekend staat als hyaluronzuur.
Dit molecuul maakt deel uit van de steiger die de kooi omgeeft en is mogelijk in eerste instantie betrokken geweest bij het ontwikkelen van de elasticiteit van de huid van de naakte molrat om het gemakkelijker te maken om door nauwe holen te persen.
Tegenwoordig lijkt het onderdeel te zijn van een signaleringssysteem dat voorkomt dat cellen zich ongecontroleerd voortplanten. Met andere woorden, zelfs als de mutatie de vorming van een tumor mogelijk maakt, stopt hyaluron de verdere ontwikkeling ervan.
Gladyshev bestudeerde ook de vleermuis van Brandt, een klein wezen dat meer dan 40 jaar leeft ondanks het feit dat het iets meer weegt dan een blokje geraffineerde suiker. "Gezien de grootte is dit het meest extreme geval", zegt Gladyshev.
Hij vond ongebruikelijke mutaties rond de receptoren bij muizen die hormoongroei en insuline-achtige groeifactor mediëren - veranderingen die ons ertoe kunnen brengen na te denken over hoe we het metabolisme bij dieren kunnen beheersen, waardoor de schade die gewoonlijk met de leeftijd gepaard gaat, wordt beperkt.
Zal de recordbrekende walvis dergelijke hints oppikken? De enorme omvang van de walvis - 20 meter lang en tot honderden tonnen in gewicht - zorgt voor een aantal unieke problemen die interessant zijn voor biologen als Magalhaes en Gladyshev. Als de cellen bijvoorbeeld energie zouden verbranden met dezelfde snelheid als de cellen van muizen, zou de overtollige warmte het omringende water koken, dus de evolutie heeft geleid tot een traag metabolisme en een lage lichaamstemperatuur in de walvis.
Zo'n enorm lichaam stelt je ook bloot aan een enorm risico op kanker, dankzij eenvoudige wiskunde: hoe meer cellen je hebt, hoe groter de kans dat je schadelijke mutaties ontwikkelt. (In feite ontdekte één studie zelfs dat lange mensen om deze reden iets meer kans hebben om kanker te krijgen dan korte mensen.)
En het probleem wordt erger als je langer leeft, je ervaart "meer celdeling, waardoor de kans op kanker dramatisch stijgt", zegt Leonard Nanni van de University of California, Riverside, die de evolutie van kanker bestudeert.
Onsterfelijke dierentuin
Kunnen wezens eeuwig leven?
De Groenlandse walvis kan langer dan twee eeuwen leven en is daarmee het oudste zoogdier. Maar hoe verhoudt dit zich tot andere soorten organismen? Een studie van de zaden van de bristlecone-den, die 4700 jaar oud kan worden, heeft geen specifieke cellulaire mutaties aan het licht gebracht die zich in de loop van de tijd zouden kunnen hebben ontwikkeld.
Koloniale dieren zoals koralen kunnen meer dan 4000 jaar oud worden. Maar individuele poliepen duren niet langer dan een paar jaar.
De mijnschelp wordt beschouwd als het oudste eenzame dier. Deze oceanische lange lever was 507 jaar oud toen biologen hem in 2006 uit de kustwateren bij IJsland haalden.
Op basis van de mate waarin de mens kanker ontwikkelt, zouden alle grote walvissen vóór de geboorte met tumoren moeten worden bezaaid, maar ze blijven leven en leven. Dit feit staat bekend als de "Peto-paradox" en suggereert dat walvissen, net als naakte molratten, sluwe evolutionaire trucs achter de hand hebben om met schadelijke mutaties om te gaan.
Als je ze in de context van andere dieren plaatst, gaan ze echt lang mee. Ze moeten een aantal mechanismen hebben om de groei van tumoren te onderdrukken, die wij niet hebben.
Het zijn deze mechanismen, en nog veel meer, die Magalhaes probeert te vinden door in het genoom van de walvis te turen. Aanvankelijk probeerde hij te experimenteren met stof. En uiteindelijk vond hij een team dat al banden had gesmeed met Inuit-jagers.
Om hun tradities te behouden, vangen en doden inheemse gemeenschappen rond de Noordpool elk jaar een beperkt aantal Groenlandse walvissen. Hoewel de jagers aanvankelijk wantrouwend waren tegenover buitenstaanders, kwamen ze uiteindelijk overeen om wetenschappers te helpen een deel van het weefsel van de prooi te halen.
Zelfs na het verzamelen van het materiaal werd de groep geconfronteerd met de buitengewone uitdaging van genetische sequencing. Gezien de enorme hoeveelheid gegevens, was de taak vergelijkbaar met het in plakjes snijden van honderden of duizenden exemplaren van Moby Dicks en het vervolgens rangschikken van de afzonderlijke sequenties in een zinvolle volgorde.
Het resultaat was een reeks bevindingen die de weg zouden kunnen effenen voor toekomstige medicijnen. Wetenschappers zagen bijzondere belangstelling voor veranderingen in een gen genaamd ERCC1. Dit gen staat bekend om het coderen van moleculaire hulpmiddelen die kleine delen van een beschadigd genoom kunnen patchen. Het lijkt erop dat één mutatie bij Groenlandse walvissen een stap verder is gegaan en mogelijk de accumulatie van schadelijke mutaties die kanker veroorzaken, kan voorkomen.
De wetenschappers ontdekten ook veranderingen in het PCNA-gen, dat betrokken is bij celproliferatie. Het codeert voor een eiwit dat fungeert als een soort klem die de moleculaire machines verbindt die DNA-replicatie veroorzaken. Groenlandse walvissen hebben gebieden van dit gen gedupliceerd en hun mutaties lijken te helpen bij de interactie met andere delen van het DNA-reparatietool.
Wetenschappers hebben gesuggereerd dat deze ene verandering celgroei kan veroorzaken zonder de schade die in de loop van de jaren optreedt. Als we andere belangrijke aanpassingen in overweging nemen, kan dit walvissen helpen cellulaire stress te verminderen, wat op zijn beurt kan leiden tot een lang leven van zoogdieren.
Een teken van een lang leven
Aan de overkant van de Atlantische Oceaan, op Harvard, voerde Gladyshev onlangs zijn eigen studie uit van het "transcriptoom" van Groenlandse walvissen; niet alleen door genen te bestuderen, maar ook door hun activiteit te bestuderen. Als je ziet dat sommige genen bijzonder actief zijn, weet je dat ze ook een belangrijke rol kunnen spelen bij het ouder worden. De wetenschapper ontdekte dezelfde soorten veranderingen in het insulinesignaleringssysteem die hij opmerkte bij Brandt's vleermuizen.
“Misschien is dit de manier waarop de metabolische omgeving van cellen verandert, op de een of andere manier worden ze een lange levensduur. Deze bevindingen vereisen echter een zorgvuldige analyse. " De resultaten leiden volgens de wetenschapper tot "een teken van een lang leven" en kunnen daarom gebruikt worden bij verder onderzoek.
Deze bevindingen hebben de aandacht getrokken van sleutelfiguren in de geneeskunde. Francis Collins, directeur van de Amerikaanse National Institutes of Health was onder de indruk toen hij schreef dat het werk van Gladyshev ons "op de drempel van nieuwe ontdekkingen over gezond en lang leven" brengt.
Buiten deze drempel kunnen we veel mogelijke manieren ontdekken om onze behandeling te verbeteren. Gladyshev stelt dat we zouden kunnen zien of een soort dieet of lichaamsbeweging ons lichaam kan helpen een walvisachtige levensduur te ontwikkelen.
Sommigen hebben bijvoorbeeld beweerd dat vasten, of 'caloriebeperking', het verouderingsproces vertraagt, en het zou interessant zijn om metabolische veranderingen te vergelijken om te zien of ze lijken op die waardoor walvissen zo lang kunnen leven. In die zin kunnen Groenlandse walvissen onze gids zijn voor een lang en gelukkig leven.
Bovendien kunnen deze langlevende wezens ons inspireren voor radicalere behandelingen. De eerste stap, zegt De Magalhaes, zal zijn om menselijk weefsel te laten groeien met mutaties die te zien zijn in Groenlandse walvissen, Brandts vleermuis en naakte molrat.
"Als we menselijke eiwitten veranderen zodat ze op dieren lijken, kunnen we veranderingen in het DNA zien", zegt hij. "En ik zou graag de genen van de Groenlandse walvis nemen en ze in muizen stoppen om te zien of ze langer leven."
Na deze eerste tests zal de volgende hindernis zijn om een manier te vinden om dezelfde veranderingen te creëren in een buitengewoon complex menselijk lichaam, misschien met medicijnen die genetische effecten nabootsen.
In sommige gevallen kunnen organismen zoals gist genetisch worden gemodificeerd om de eiwitten van belang te laten groeien in grote vaten die zichzelf zuiveren voor menselijk gebruik, of er kan gevonden worden dat medicijnen deze effecten nabootsen.
In de toekomst kunnen we met gentherapie zelfs het DNA van levende mensen herstellen; we zouden genetische mutaties kunnen lenen van Groenlandse walvissen die ze al miljoenen jaren produceren. Gezien de recente vooruitgang in gentherapie, "is er geen reden om aan te nemen dat dit onmogelijk is."
Het is duidelijk dat het moeilijkste voor ons ligt. Hoewel we relatief nauw verwant zijn vanuit een evolutionair perspectief, kan wat voor de walvis of naakte molrat werkt, beperkt of helemaal niet werken voor het menselijk lichaam.
"Je kunt altijd verschillende manieren vinden waarop verschillende organismen kanker onderdrukken, maar of ze therapeutisch nuttig zullen zijn, kun je van tevoren niet weten", zegt Nanni.
De natuurlijke reactie op kanker werd ontwikkeld via een "gelukkig proces", waarbij een unieke oplossing voortkwam uit de unieke omstandigheden van elk afzonderlijk organisme. Met dit alles verwelkomt hij een nieuwe benadering om oplossingen in de natuur te vinden.
"Ik denk dat kankerbiologen beginnen te begrijpen dat het opnemen van evolutionaire ideeën een vruchtbare onderneming zal zijn."
De Magalhaes en Gladyshev koesteren geen illusies over de complexiteit van het pad, maar verliezen de hoop niet. "De geschiedenis staat vol met beweringen van experts die dachten dat sommige dingen onmogelijk waren en uiteindelijk fout bleven", zegt de Magalhaes.
Denk aan de staat van de geneeskunde 120 jaar geleden, toen sommige van de hedendaagse Groenlandse walvissen nog maar kinderen waren. In die tijd waren levensbedreigende infecties alledaags. Tegenwoordig worden antibiotica gebruikt om ze met succes te behandelen.
Uiteindelijk ziet de Magalhaes veroudering als de ultieme ziekte - een ziekte die op zichzelf kan worden genezen.
"We verlengen niet alleen de vervalperiode", zegt hij. "We willen dat 70-jarigen de gezondheid hebben van 50-jarigen - dat is het doel."
Misschien kijken we in 2120 terug en vragen we ons af wat de eerste stappen zijn om dit doel te bereiken.