Teksti on kirjoitettu yhdessä Saara Marttilan (FT, molekyylibiologi, gerontologi) kanssa.

Yksi yleisimmistä harhaluuloista vanhenemiseen liittyen on, että vanhenemme ja lopulta kuolemme, jotta nuoremmalle ja hyväkuntoisemmalle sukupolvelle tulisi tilaa. Tämä ei pidä paikkaansa, vaan on ilmeinen kehäpäätelmä. Jos vanhenemista ei tapahtuisi, edellinen sukupolvi ei olisi sen huonommassa kunnossa kuin seuraavakaan, eikä siis olisi mitään erityistä syytä tehdä sille tilaa. Miksi siis olemme luonnonvalintaan perustuvan evoluution tuoksinassa päätyneet olemaan eliölaji, joka vanhenee?

Vanhenemisen suureen miksi-kysymykseen voidaan vastata usean eri teorian kautta. Kuva: Pixabay

Vanhenemisteorioiden on tarkoitus vastata kysymykseen ”Miksi vanhenemme?” tai hiukan monisanaisemmin muotoiltuna ”Miten olemme päätyneet olemaan eliölaji, joka vanhenee, vaikka vanheneminen heikentääkin yksilön elinkelpoisuutta?”. Rinnakkainen kysymys tälle on ”Millä mekanismeilla vanhenemme?” eli ”Mitkä asiat soluissamme ja kehossamme menee ajan kuluessa rikki?”. Toisinaan nämä kaksi kysymystä menevät sekaisin, vaikka ensimmäiseen onkin haettava selitystä evoluutiobiologiasta ja toiseen solu- ja molekyylibiologiasta. Tässä tekstissä esitellään neljä tällä hetkellä vallalla olevaa vanhenemisen teoriaa.

Nuoren etu voi olla vanhan taakka, erityisesti valintavarjossa

Luonnonvalinta suosii yksilöitä, jotka ovat parhaiten sopeutuneet vallitseviin oloihin ja tuottavat näin suurimman määrän jälkeläisiä. Valintavarjolla tarkoitetaan iän myötä heikkenevää luonnonvalinnan valintapainetta, joka ei riitä poistamaan myöhään ilmeneviä haitallisia ominaisuuksia. Näin ollen ne ominaisuudet, jotka tulevat esiin vasta sen jälkeen, kun yksilö on jo tuottanut suurimman osan jälkikasvustaan säilyvät populaatiossa.

Vanhenemiseen liittyvät muutokset ovat tällaisia valintavarjoon jääviä ominaisuuksia. Valintavarjo selittää vanhenemisen ilmiön säilymisen evoluutiossa – omaisuus säilyy, koska siihen ei kohdistu valintapainetta.

Antagonistinen pleiotropia on melkoinen sanahirviö, mutta ilmiönä toivottavasti helpompi ymmärtää. Pleiotropialla tarkoitetaan tilannetta, jossa sama geeni (tai joukko geenejä) säätelee useaa eri ominaisuutta. Esimerkkinä tästä on geenijoukko, joka säätelee sekä juoksukykyä että elinikää.

Antagonistinen puolestaan tarkoittaa vastavaikutteista tai päinvastaista. Kun nämä kaksi termiä yhdistetään, puhutaan ilmiöstä, jossa samalla geenillä on sekä positiivisia että negatiivisia vaikutuksia yksilössä. Vanhenemisen kohdalla antagonistisella pleiotropialla viitataan tilanteeseen, jossa tietty geeni (tai ominaisuus) on hyödyllinen varhain, mutta haitallinen myöhemmin elämässä. Antagonistinen pleiotropia on myös sidoksissa valintavarjoon, voi ajatella, että myöhemmin elämässä ilmi tuleva ominaisuus jää nimenomaan valintavarjoon.

Vaikka yleisimmin hyväksytyt vanhenemisteoriat ovat alla esitetyt kertakäyttöisen kehon teoria sekä vanhenemisen kehitysteoria, ne molemmat noudattavat valintavarjon ja antagonistisen pleiotropian periaatteita.

Tasapainottelua lisääntymisen ja oman kehon korjaamisen välillä

Kertakäyttöisen kehon teoria lähtee ajatuksesta, että luonnossa energia on aina rajallinen resurssi, ja sen käyttö on optimoitava. Vaakakupeissa ovat lisääntyminen ja oman kehon kunnossapito.

Luonnossa kuolema korjaa todennäköisesti jonkin ulkoisen syyn, siis saaliiksi joutumisen, nälkiintymisen tai onnettomuuden seurauksena. Pitkäikäisyys ei siis ole erityisen todennäköistä, vaikka suurimman osan energiastaan käyttäisikin kehoon kertyvien vaurioiden, esimerkiksi DNA:n mutaatioiden korjaamiseen. Kehoa kannattaa korjata vain sen verran, että se pysyy kunnossa sen aikaa kuin on muutenkin todennäköistä säilyä hengissä. Kaikki muu energia kannattaa suunnata lisääntymiseen.

Kertakäyttöisen kehon teorian mukaan vanheneminen on siis seurausta erilaisista kehoon ja soluihin kertyvistä, sattumanvaraisista virheistä ja vaurioista, joiden annetaan tapahtua, koska korjausmekanismit ovat vain riittävän hyviä, eivät täydellisiä. Me nykyihmiset olemme pääaisassa turvassa nälkäkuolemalta ja saaliiksi joutumiselta, joten me pysymme elossa niin kauan, että nämä sattumanvariaset vauriot ja virheet alkavat näkyä erilaisina vaivoina ja sairauksina. Toisin sanoen elämme niin turvattua elämää, että ehdimme tulla vanhoiksi.

Vanheneminen käynnistyy, kun kasvu ja kehitys eivät pysähdy

Uusimpana teorioiden joukkoon on tullut vanhenemisen kehitysteoria, jonka mukaan vanheneminen on kasvun ja kehityksen solutason tapahtumien tarkoituksetonta jatkumista. Tämän teorian lähtökohta on, että kasvun ja kehityksen tapahtuminen on yksilön elämässä ensisijaista, onhan se ehdoton edellytys sille, että yksilö voi saada omia jälkeläisiä ja siirtää geeninsä eteenpäin. Koska tämä on niin tärkeää, valintapaine tämän prosessin hidastamiseksi tai pysäyttämiseksi on erittäin heikko. Niinpä nämä kasvun ja kehityksen prosessit jatkuvat vielä senkin jälkeen, kun varsinainen kehitys on valmis, eli yksilöstä on tullut lisääntymiskykyinen aikuinen. Erinomainen esimerkki tästä on silmän linssin jatkuvasta kasvusta seuraava, ikään liittyvä likinäkö. Kehossa olevat prosessit siis jatkuvat aiheuttaen ongelmia vasta varttuneella iällä.

Mikään teorioista ei ole ylitse muiden

Mitä vanhenemisen teorioista sitten on paras ja eniten oikeassa? Tähän tuskin saadaan yksiselitteistä vastausta. Jos vanheneminen esimerkiksi olisi tulos pelkästään sattumanvaraisten virheiden karttumisesta, miksi se olisi niin samanlaista eliölajista toiseen? Toisaalta, jos vanheneminen se olisi seurausta pelkästään kasvun ja kehityksen tarkoituksettomasta jatkumisesta, miksi yksilöiden välillä havaitaan niin valtavia eroja? Vanhenemisen teoriat selittävät tiettyjä piirteitä vanhenemisesta, mutta yksikään ei kata niistä kaikkia.

Lähteet:

• Gerontologia (Duodecim, 2022), Luku 15, ”Biologisen vanhenemisen teoriat”
• Kirkwood, T. B., & Austad, S. N. (2000). Why do we age? Nature, 408(6809), 233–238.