Vanhenemisen perimmäinen syy – miksi ihmiset kuolevat, mutta hydrat eivät?

Miksi vanheneminen tapahtuu, on ikääntymisteorioiden keskeisimpiä kysymyksiä. Nykyisin tunnetaan jo paljon ikääntymisen prosesseja, mutta missä lymyilee ikääntymisen perimmäinen syy? Ikääntymisen miksi-kysymystä selvitetään evolutiivisten ikääntymisteorioiden kautta. Perimmäinen miksi-kysymys johtaa sen äärelle, onko meidän lajimme edun kannalta kuoltava.

Miksi me vanhenemme ja lopulta kuolemme, on yksi elämän perimmäisistä kysymyksistä. Kuva: Pixabay.

Vanhenemiseen liittyvät suuret kysymykset voidaan jakaa karkeasti kahteen luokkaan: MIKSI me vanhenemme ja MITEN me vanhenemme. Vaikka IkäKRIISI-blogin aiemmat aiheet liikkuvat kielen puolesta miksi-linjalla, luokitellaan ne ikääntymisteorioiden valossa miten-kysymyksen alle. Miksi-kysymys johtaa meidät evolutiivisten ikääntymisteorioiden äärelle.

Miksi -kysymykseen vastataan evoluution kautta

Kuten sana evolutiivinen antaa ymmärtää, viitataan näillä teorioilla sukupolvien myötä tapahtuviin, periytyviin muutoksiin. Oppi-isänä teorioiden taustalla on luonnontieteiden suurmies Darwin. Evolutiivisia ikääntymisteorioita nimitetäänkin myös geneettisiksi ikääntymisteorioiksi. Näiden teorioiden nojalla ikääntymisen ajatellaan ohjautuvan geeneissä kulkevien ominaisuuksien kautta. Tätä ilmiötä puolestaan ajaa luonnonvalinta, jossa elinympäristön kannalta hyödylliset perinnölliset ominaisuudet yleistyvät ja haitalliset harvinaistuvat.

Ajaako perimä ikääntymistä?

Yksi varhaisista evolutiivisia ikääntymisen teorioita perusteli ikääntymistä sillä, että meidät on ohjelmoitu vanhenemaan ja kuolemaan. Näin varmistetaan, että ihmisen määrä ei kasva rajattomasti, ja toisaalta myös se, että tulevat sukupolvet pystyvät paremmin mukautumaan muuttuvaan ympäristöön. Tämän teorian nojalla vanhat sukupolvet siis tekevät tilaa uusille, ympäristöön paremmin soveltuville yksilöille.

Vai onko vanheneminen luonnonvalinnan ulottumattomissa?

Edellistä teoriaa on kuitenkin kritisoitu siitä, että luonnonvalinta ei luonnossa elävien eläinten kohdalla ulotu koskemaan vanhenemista, koska eläimet ehtivät menehtyä sairauksiin, petojen kynsiin tai luonnon muihin haasteisiin ennen kuin vanheneminen kunnolla pääsee alkuun. Vaikka eläin pääsisi elämään vanhaksikin, ei ikääntymistä kiihdyttävistä geeneistä olisi sille etua.

Toisen teorian mukaan ajatellaankin, että yksilön kannalta olennaisinta on kasvaa sukukypsäksi ja jatkaa sukua mahdollisimman tehokkaasti. Tämän jälkeen yksilö on täyttänyt tehtävänsä oman geenistönsä jatkumisen kannalta, ja on yhdentekevää, mitä yksilölle tämän jälkeen tapahtuu. Näin ollen perimässä on rikastunut suvun jatkumiselle (ja nuorelle yksilölle) olennaiset geenit, mutta toisaalta samalla on voinut myös rikastua geenejä/mutaatioita, jotka johtavat kuolemaan vanhemmalla iällä. Tämän nojalla luonnon valinnalla ei ole ollut keinoja ehkäistä esimerkiksi vanhenemiseen liittyvien sairauksien, kuten sydän- ja verisuonitautien ja syöpien, esiintymistä.

Ikääntymisen estäminen vaatii energiaa

Kolmas teoria puolestaan perustuu aineenvaihdunnasta saatavan energian optimaaliseen jakamiseen kehon ylläpidon ja lisääntymisen välillä. Solujen/kehon ylläpito on järkevää vain niin kauan kuin yksilöllä on mahdollisuus lisääntyä ja selvitä elinympäristössään. Kaikki elimistön keinot estää ikääntymiseen liittyviä ilmiöitä (kuten DNA:n korjausmekanismit) vaativat energiaa, joten on mietittävä tarkkaan, mihin kaikkeen energiaa käytetään. Valoa ei voi niin sanotusti pitää päällä joka ikkunassa, vaan vain siinä huoneessa, missä kulloinkin ollaan.

On siis kaksi tapaa nähdä asia geenien valossa – joko geenit aktiivisesti ajavat vanhenemista, tai sitten vanhenemiseen johtavat geenit rikastuvat tahattomasti. Kolmas näkökulma puolestaan perustuu rajalliseen energianmäärään, jolloin on tarkoin valittava, mihin sähkönsä käyttää.

Hydra on kuolematon yksinkertaisuutensa vuoksi

Helsingin Sanomat julkaisi 4/2020 jutun toistaiseksi ainoasta kuolemattomaksi tiedetystä eliöstä, hydrasta. Hydra on noin sentin mittainen makeissa vesissä elävä polyyppieläin, joka ei tutkimusten mukaan vanhene, saati kuole. Hydrojen vahvuus piilee siinä, että ne ovat riittävän yksinkertaisia – hydran solut eivät ole erilaistuneet eri kudoksiksi, mistä johtuen se kykenee uudistamaan solukkoaan. Lisäksi hydrat kykenevät lisääntymään sekä suvullisesti että suvuttomasti, eli joko pitämään perimänsä tismalleen saman, tai muuttamaan sitä ympäristön muuttuessa.

Hydrankaan tapauksessa kuolemattomuus ei tarkoita sitä, etteikö hydra voisi koskaan kuolla. Hydra elää ikuista elämää vain sille ihanteellisissa olosuhteissa, joissa sitä eivät uhkaa ympäristön vaarat. Kiinnostavaa kyllä, ihanteellisissakin oloissa hydra voi syödä itsensä hengiltä, jos sille antaa rajattomasti ravintoa. Yllättävän inhimillinen sentin mittainen olento siis kyseessä.

Kuolema on hinta monimutkaisuudesta

Kehon kehittyminen monimutkaiseksi asettaa siten myös omat haasteensa sen ylläpidolle, ja linkittyy siten evolutiivisiin ikääntymisteorioihin. Nämä teoriat antavat toisiaan täydentäviä, ja osin vastakkaisiakin, selityksiä vanhenemisen syille. Samalla niiden tulisi vastata myös kysymykseen siitä, miksi kullakin lajilla on sille tyypillinen elinikä? Tätä selitetään elinympäristön määrittämän kuolleisuuden kautta. Jos odotettavissa oleva elinikä lajille tyypillisessä elinympäristössä on lyhyt, luonnonvalinta suosii nopeasti lisääntyviä ja toisaalta nopeasti vanhenevia yksilöitä. Sama käy myös toisin päin, eli jos odotettavissa on, että yksilö selviää pitkälle aikuisuuteen, suosii luonnonvalinta niitä geenejä, jotka edesauttavat tervettä vanhenemista ja kehon ja solujen tehokasta ylläpitoa.

Vaikka nykyisin ihmisillä odotettavissa oleva elinikä pitenee, ovat luonnonvalinnan keinot terveen ikääntymisen tai pidemmän eliniän suhteen rajalliset. Nykyisin lääketieteen korkea taso auttaa myös huonommilla perimän pelikorteilla varustetut ihmiset saavuttamaan pitkän iän, mikä osaltaan estää luonnonvalintaa tapahtumasta. Lisäksi kehomme monimutkaisuus, jossa solut ovat erilaistuneita toiminnallisiski kudoksiksi, tekee mahdottomaksi korvata toimimatonta elintä (ainakaan omin avuin).
Maksamme siis hintaa elimistömme monimutkaisuudesta, ja se hinta on ikääntyminen. Toisaalta, olisitko tämän luettuasikaan mieluummin hydra?

Lähteet:

  • Kirkwood, T.B. & S.N. Austad. (2000). Why do we age? Nature 408, 233-238.
  • Kirkwood, T.B. (1977). Evolution of ageing. Nature 270, 301-304.
  • Rose, M. & B. Charlesworth. (1980). A test of evolutionary theories of senescence. Nature 287, 141-142.
  • Goldsmith, T.C. (2015). Is the evolutionary programmed/ non-programmed aging argument moot? Current Aging Science 8, 41-45.
  • Williams GC (1957). Pleiotropy, natural selection and the evolution of senescence. Evolution 11: 398-411.
  • Medawar, P. B (1952). An Unsolved Problem of Biology (Lewis, London).
  • Weismann A. (1889). Essays upon heredity and kindred biological problems. Oxford: Clarendon Press.
  • Bell, G. Evolutionary and nonevolutionary theories of senescence. Am. Nat. 124, 600–603 (1984).
  • Martinez, D.E. (1998). Mortality patterns suggest lack of senescence in hydra. Experimental
  • Gerontology 33, 217-225.
  • https://dynamic.hs.fi/a/2020/hydra/
  • https://www.demographic-research.org/volumes/vol4/1/4-1.pdf

2 vastausta artikkeliin “Vanhenemisen perimmäinen syy – miksi ihmiset kuolevat, mutta hydrat eivät?

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Google photo

Olet kommentoimassa Google -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s