Рефераты. Парадоксы старения

Парадоксы старения

Содержание

Введение 3

Старение — уступка энтропии? 6

Бессмертные бактерии 7

От мыши до слона 8

С кислородом нужно обращаться осторожно 10

Биохимия старения 11

Ответы на вопросы 13

Литература 15

Введение

Нет человека, который не задумывался бы о старости, о смерти. Это вечная

тема для размышлений и лучших умов человечества, и самых обычных людей.

Ученые пытаются найти универсальные причины механизма старения, нащупать

пути управления этими процессами. Многие вопросы так и остаются открытыми,

на некоторые из них нашелся ответ совсем недавно.

...Уж если медь, гранит, земля и море

Не устоят, когда придет им срок,

Как может уцелеть, со смертью споря,

Краса твоя — беспомощный цветок?

В. Шекспир.

[pic]

Клетки, взятые от эмбриона, растут в стерильных сосудах до тех пор, пока

они не покроют его дно. Затем часть клеток переносят в новый сосуд со

свежей средой. Этот процесс продолжается до тех пор, пока клетки сохраняют

способность делиться и размножаться. Так удалось экспериментально

установить, что нормальные (неопухолевые) клетки человека могут делиться “в

пробирке” не более 50 раз, если они взяты от эмбриона, и не более 20 раз,

если это клетки взрослого человека.

[pic]

Тридцатиграммовая мышь, которая дышит с частотой 150 раз в минуту, за свою

трехлетнюю жизнь делает около 200 миллионов дыханий. Это же число дыханий

пятитонный слон, делающий 6 вдохов и выдохов в минуту, совершит за 40 лет.

Сердце мыши, бьющееся с частотой 600 ударов в минуту, за время ее жизни

сделает 300 миллионов ударов. Сердце слона, сокращающееся 30 раз в минуту,

совершит столько же ударов за его более долгую жизнь. Поэтому можно

сказать, что физиологически они проживают жизнь одинаковой протяженности.

[pic]

Американская исследовательница Толмазофф и ее коллеги установили, что

продолжительность жизни прямо пропорциональна отношению активности фермента

супероксиддисму тазы к интенсивности обмена веществ: чем больше эта

величина, тем дольше живет организм. Активность же этого важнейшего

фермента, защищающего наши клетки от старения, существенно не меняется.

Старение — уступка энтропии?

Изредка встречаются люди, к которым неприменимы обычные законы и правила —

они могут обходиться без сна, не заражаются опасными инфекциями во время

самых страшных эпидемий. Однако нет человека, который неподвластен

старению. Все живое стареет, разрушается и погибает. И даже неживая

природа: здания, камни, мосты и дороги — тоже постепенно ветшают и приходят

в негодность. Очевидно, что старение — это некий обязательный процесс,

общий для живой и неживой природы.

Немецкий физик Р. Клаузис в 1865 году впервые пролил свет на глубинные

причины этого явления. Он постулировал, что в природе все процессы

протекают асимметрично, однонаправ ленно. Разрушение происходит само собой,

а созидание требует затраты энергии. За счет этого в мире постоянно

происходит нарастание энтропии — обесценивание энергии и увеличение хаоса.

Этот фундаментальный закон естествознания называется также вторым началом

термодинамики. Согласно ему, для создания и существования любой структуры

необходим приток энергии извне, поскольку сама по себе энергия имеет

тенденцию рассеиваться в пространстве (этот процесс более вероятен, чем

создание упорядоченных структур). Живые организмы относятся к открытым

термодинамическим системам: растения поглощают солнечную энергию и

преобразуют ее в органические и неорганические соединения, животные

организмы разлагают эти соединения и таким образом обеспечивают себя

энергией. При этом живые существа находятся в термодинамическом равновесии

с окружающей средой, постепенно отдают или рассеивают энергию, поставляя

энтропию в мировое пространство.

Оказалось, однако, что существование живых организмов не полностью

исчерпывается вторым началом термодинамики. Закономерности их развития

объясняет третий закон термодинамики, обоснованный выдающимся бельгийским

ученым И. Пригожиным, выходцем из России: избыток свободной энергии,

поглощенный открытой системой, может приводить к самоусложнению системы.

Существует определенный уровень сложности, находясь ниже которого система

не может воспроизводить себе подобных.

Живые организмы в каком-то смысле противостоят нарастанию энтропии и хаоса

во Вселенной, образуя все более сложные структуры и накапливая информацию.

Этот процесс противоположен процессу старения. Такая борьба с энтропией

возможна, по-видимому, благодаря существованию неустаревающей генетической

программы, которая многократно переписыва ется и передается следующим

поколениям. Живой организм можно сравнить с книгой, которая постоянно

переиздается. Бумага, на которой написана книга, может износиться и

истлеть, но содержание ее вечно.

Бессмертные бактерии

Когда мы говорили о том, что все живое подвержено старению, то допустили

неточность: есть ситуации, к которым это правило неприменимо. Например, что

происходит, когда живая клетка или бактерия в процессе размножения делится

пополам? Она дает начало двум другим клеткам, которые в свою очередь снова

делятся, и так до бесконечности. Клетка, давшая начало всем остальным, не

успела состариться, фактически она осталась бессмертной. Вопрос о старении

у одноклеточных организмов и непрерывно делящихся клеток, например половых

или опухолевых, остается открытым. А. Вейсман в конце ХIХ века создал

теорию, которая постулировала бессмертие бактерий и отсутствие у них

старения. многие ученые согласны с ней и сегодня, другие же подвергают ее

сомнению. Доказательств хватает у тех и других.

А как обстоит дело с многоклеточными организмами? Ведь у них большая часть

клеток не может постоянно делиться, они должны выполнять какие-то другие

задачи — обеспечивать движение, питание, регуляцию внутренних процессов.

Это противоречие между необходимостью специализации клеток и сохранением их

бессмертия природа разрешила путем разделения клеток на два типа.

Соматические клетки поддерживают жизненные процессы в организме, а половые

клетки делятся, обеспечивая продолжение рода. Соматические клетки стареют и

умирают, половые же практически вечны. Существование огромных и сложных

многоклеточных организмов, содержащих триллионы соматических клеток, в

сущности направлено к тому, чтобы обеспечить бессмертие половых клеток.

Как же происходит старение соматических клеток? Американский исследователь

Л. Хейфлик установил, что существуют механизмы, ограничивающие число

делений: в среднем каждая соматическая клетка способна не более чем на 50

делений, а затем стареет и погибает. Постепенное старение целого организма

обусловлено тем, что все его соматические клетки исчерпали отпущенное на их

долю число делений. После этого клетки стареют, разрушаются и погибают.

Если соматические клетки нарушают этот закон, они делятся непрерывно,

многократно воспроизводя свои новые копии. Ни к чему хорошему это не

приводит — ведь именно так появляется в организме опухоль. Клетки

становятся “бессмертными”, но это мнимое бессмертие в конечном счете

покупается ценой гибели всего организма.

От мыши до слона

Проблема старения напрямую связана с вопросом о разной продолжительности

жизни у разных организмов. Немецкий физиолог М. Рубнер в 1908 году первым

обратил внимание ученых на то, что крупные млекопитающие живут дольше, чем

мелкие. Например, мышь живет 3,5 года, собака — 20 лет, лошадь — 46, слон —

70. Рубнер объяснил это разной интенсивностью обмена веществ.

Суммарная затрата энергии у разных млекопитающих в течение жизни примерно

одинакова — 200 ккал на 1 грамм массы. По мнению Рубнера, каждый вид

способен переработать лишь определенное количество энергии — исчерпав ее,

он погибает. Интенсивность обмена веществ и общее потребление кислорода

зависят от размеров животного и площади поверхности тела. Масса возрастает

пропорцио нально линейным размерам тела, взятым в кубе, а площадь — в

квадрате. Слону для поддержания своей температуры тела необходимо гораздо

меньше энергии, чем такому же по весу количеству мышей — общая поверхность

тела всех этих мышей будет значительно больше, чем у слона. Поэтому слон

может себе “позволить” гораздо более низкий уровень обмена веществ, чем

мышь. Этот высокий расход энергии у мыши и приводит к тому, что она быстрее

исчерпывает отведенные на ее долю энергетические запасы, чем слон, и срок

ее жизни намного короче.

Таким образом, существует обратная зависимость между интенсивностью обмена

веществ у животного и продолжительностью его жизни. Малая масса тела и

высокий обмен веществ обусловливают небольшую продолжительность жизни. Эта

закономерность была названа энергетическим правилом поверхности Рубнера.

Несмотря на убедительную простоту открытого Рубнером правила, многие ученые

не согласились с ним. Они усомнились в том, что правило объясняет причины

старения всех живых организмов — из него существует немало исключений.

Например, человек не подчиняется этому закону: суммарная затрата энергии у

него очень высокая, а продолжительность жизни в четыре раза больше, чем

Страницы: 1, 2



2012 © Все права защищены
При использовании материалов активная ссылка на источник обязательна.