Реферат: Биологическое бессмертие

Как может возникнуть идея бессмертия, если все люди смертны? Бессмертие не идея, а самочувствие жизни.

(М.М. Пришвин)

Существует множество альтернативных теорий старения, которые отчасти противоречат друг другу, а отчасти - дополняют. Старение - это стойкое ухудшение работоспособности с возрастом. Это определение операционально, поскольку работоспособность всегда можно объективно измерить и результаты обработать статистическими методами. По сравнению с этим, накопление с возрастом мутаций измерить намного труднее. Близким к нашему является определение старения данное А.М. Оловниковым (2003): это зависящее от возраста снижение сопротивляемости, устойчивости организма к возмущающим воздействиям. Итак, старение - это особая форма болезни.

Среди более чем 2 миллионов ныне живущих видов животных, по-видимому, только 2-3 десятка видов экстрадолгожителей достигают максимального возраста 100 лет и выше. Например, среди рептилий из 200 видов черепах известны всего 8 видов-долгожителей морских, пресноводных и сухопутных черепах, живущих в Африке, Евразии и Америке, чей возраст превышает 100 лет. При этом возраст исполинской черепахи Terrapene carolina достигает 140 лет.

Среди рыб своим долголетием известны белуга Husa husa (118 лет), североамериканский белый осетр Acipenser transmontanus (100 лет), палтус Hyppoglossus hyppoglossus (120 лет), групер коралловый лосось Plectropomus pessuliferus (100 лет), морской каменный окунь Sebastes aleutians (205 лет) (Beverton, 1987). Гренландский кит Balaena mysticetus живет свыше 210 лет (George, Bada, 1999). Из беспозвоночных животных своим длинным жизненным циклов выделяются несколько видов морских двустворчатых моллюсков класса BIVALVIA - Arctica islandica (100-220 лет), мидия грэя Mytilus grayana (150 лет), гигантская тридакна Tridacna gigas (200 лет) (Finch, 1997). Недавно биологи из Великобритании (Университет Bangor, Уэльс) обнаружили экземпляр моллюска Arctica islandica возрастом 405-410 лет (http://www.bangor. ac. uk/news/). Среди пресноводных двустворок замечательна пресноводная жемчужница Margaritifera margaritifera, обитающая в Европе и Северной Америке, имеющая самую длинную жизнь среди пресноводных беспозвоночных животных - 210 - 250 лет, хотя моллюски, обитающие на юге Европы, живут всего до 35 лет (Зюганов, 2004). Долгожителями считаются морские ежи (свыше 200 лет) (Ebert, Southon, 2003).

Численность почти всех упомянутых видов-долгожителей подорвана человеком из-за пищевых, медицинских и сувенирных целей. Сейчас многие из них занесены в национальные и международную Красную Книгу как исчезающие виды.

Как правило, виды животных с “незначительным старением" (рыбы, моллюски, черепахи, морские ежи, актинии) имеют непрерывный асимптотический рост и плодовитость их обычно не уменьшается, а наоборот, увеличивается с возрастом, поскольку положительно коррелирует с размерами тела (Комфорт, 1967).

Перечисленные ниже факторы, провоцирующие старение, сокращают жизнь всем другим животным, кроме нестареющих. Экстрадолгожители легко нейтрализуют такие опасные угрозы как:

мутации генов,

оксиданты (активные формы кислорода),

укорочение теломер,

метилирование ДНК,

гликозилирование белков и ДНК,

нестабильность генома,

гормональный дисбаланс,

канцерогенез,

вредное влияние стрессоров.

У нестареющих позвоночных (рыб, рептилий) не обнаруживается таких характерных для млекопитающих изменений с возрастом как артрит, гормональный хаос, менопауза, остеопороз, сосудистые нарушения, стирание зубов, катаракта хрусталика, накопление липофусцина в клетках и межклеточного коллагена (Бойко, 2007).

Бессмертие - идея о том, что очевидный закон жизни, что всё живое смертно, может нарушаться.

Понятие "бессмертие" следует отличать от понятий, характеризующих возможность живого организма существовать долго в зависимости от скорости метаболизма в нём, или существовать дольше обычных сроков существования для подобных организмов (долгожительство). На практике и, особенно, в художественном творчестве, эти понятия смешиваются.

В понятие "бессмертие" входят:

бессмертие души - представление о том, что человеческая душа живёт вечно, независимо от тела.

бессмертие физического тела - представление о вечно живущем человеке.

создавать или делать бессмертным (обессмертить) в переносном смысле - сохранять навсегда в памяти людей.

Мечта о бессмертии, наверное, одна из самых распространенных среди жителей земного шара. И это не удивительно: ведь кто бы отказался жить бесконечно долго, не думая о том, насколько коротка жизнь, и сколько всего можно было бы сделать, если продлить человеческую жизнь на 100 - 200 лет, не говоря уже о бессмертии. Увы, эта мечта для человека все еще остается несбыточной.

Биологическое бессмертие - отсутствие увеличения функции смертности для конкретного биологического вида начиная с некоторого возраста. Такие биологические виды считаются бессмертными с точки зрения биологии. Однако, строго говоря, ни одно существо не является бессмертным в абсолютном смысле этого слова, ибо всегда есть вероятность физического уничтожения.

Биологи применяют термин бессмертная, если клетка не имеет предела Хейфлика, то есть не ограничена в количестве делений (для большинства человеческих клеток предел Хейфлика равняется (52).

Под иммортализацией клетки подразумевается процесс подавления апоптоза клетки и как следствие неограниченное количество делений при благоприятных условиях обитания. Наиболее известными линиями клеток являются HeLa и en: Jurkat cells. Первая линия была получена от больной раком Генриетты Лакс (англ. Henrietta Lacks) в 1951 году, вторая в 1970 году, от мальчика, больного лейкемией. Обе линии воспроизводятся и по сей день. В теле обычного человека существуют два типа бессмертных клеток: стволовые клетки и первичные половые клетки.

Ещё в конце XIX века была выдвинута гипотеза о теоретическом бессмертии гидры, которую пытались научно доказать или опровергнуть на протяжении всего XX века. В 1997-ом году гипотеза была доказана экспериментальным путём Даниэлем Мартинесом. Эксперимент продолжался порядка четырёх лет и показал отсутствие смертности среди трёх групп гидр вследствие старения. Считается, что бессмертность гидр напрямую связана с их высокой регенерационной способностью. Так, например, если рассечь гидру надвое, то обе части регенерируют до полноценной особи. По этой же причине вероятно бессмертны некоторые представители отряда Tricladida.

В соответствии с крупнейшей базой данных по старению и продолжительности жизни животных "AnAge", в настоящее время найдено 7 видов практически нестареющих многоклеточных организмов - Sebastes aleutianus, Chrysemys picta, Emydoidea blandingii, Terrapene carolina, Strongylocentrotus franciscanus, Arctica islandica, Pinus longaeva.

К регенерации способны представители класса морских ежей Echinoidea, хотя они никогда не размножаются бесполым путем, как это иногда делают морские лилии, звезды, офиуры и голотурии. Ежи могут восстанавливать лишь небольшие участки покровных и иных тканей. Так при потере амбулакральных ножек, шипов, педицилярий, участков панциря, пищеварительной системы происходит закрытие раны целомитами, а затем наступает эпителизация и восстановление утраченных структур с использованием тех же тканей, которые включают утраченный фрагмент (Короткова, 1997). Восстановительный морфогенез контролируется нейрогормональной и иммунной системами.

Недавно было показано что у атлантического лосося (семги) Salmo salar программа старения “взломана" естественным путем в процессе эволюции вида. Главный “хакер”, изменивший генетический код, - описанный выше двустворчатый моллюск M. margaritifera, или жемчужница. До недавнего времени он был аборигеном европейских северных рек - традиционных районов нереста семги. К началу XXI века 99% популяций M. margaritifera в мире вымерло из-за высокой чувствительности к загрязнению. Относительно крупные поселения моллюсков остались в реках России, северо-западного побережья Европы и Шотландии.

Сроки нереста семги совпадают с периодом нереста жемчужницы (конец августа - сентябрь). Ее личинки, в отличие от других двустворчатых моллюсков (мидии или устрицы), в первые моменты после выклева не могут свободно плавать и вынуждены сразу за что-нибудь уцепиться, чтобы не быть съеденными хищниками и немного подрасти до начала оседлой жизни на дне. Жабры семги, пришедшей из океана в реку на нерест, как и жабры плавающих в это время в реке молодых, еще не скатившихся в море лососей, оказываются в этот момент очень кстати. Цепляясь за них, личинка начинает выделять в организм рыбы низкомолекулярные вещества - пептиды, которые заставляют семгу за 12-15 часов “строить” из родной жаберной ткани, богатой кислородом и питательными веществами, однослойную, а затем и многослойную капсулу, защищая тем самым “паразита" от хищников и природных катаклизмов, пока он не “созреет” для самостоятельной жизни. Такие паразитические личинки называются глохидии.

Самое интересное в этом сюжете то, что глохидиям для созревания в капсулах требуется примерно 1500-1750 градусо-дней. В холодных реках Северной Европы такая сумма набирается в течение 8-11 месяцев. Паразиты заинтересованы в том, чтобы их “суррогатная мать” не умерла от быстрого старения до нужного срока. Логично предположить, что личинки жемчужницы для обеспечения своей выживаемости за 8 млн. лет совместной эволюции научились замедлять процесс старения лосося путем внедрения в него “генов долголетия". Сами моллюски, как указывалось, могут жить до 250 лет, умирая от чрезмерной тяжести раковины или, как сегодня, от воздействия непривычных токсикантов техногенного происхождения. Когда зародыш моллюска созреет в жабрах лосося, то он выделяет другой комплекс веществ, стимулирующий апоптоз клеток эпителия. Капсула разрывается, моллюск выходит наружу и оседает на дно. При этом ранки на жабрах не кровоточат и остатки капсул быстро рассасываются.

Становление морских ежей из личиночной стадии до взрослой особи проходит за месяц. Однако организм продолжает расти до максимальных размеров 20-35 см всю жизнь. Ранее считали, что ежи живут до 15 лет. Однако, недавние измерения возраста красного морского ежа Strongylocentrotus franciscanus из Британской Колумбии (Канада) двумя независимыми методами биохимическим и ядерным показали возраст 100-200 лет (Ebert, Southon, 2003). Многие виды ежей считаются практически бессмертными. Крупные ежи не обнаруживают признаков старения или возрастной дисфункции. Плодовитость с возрастом увеличивается, менопаузы отсутствуют. У исследователей складывается впечатление, что они погибают только от внешнего воздействия - хищников или рыболовства.

Из всего вышесказанного ясно, что бессмертных существ не бывает или это не так? На земле существует одно уникальное животное, которое способно омолаживать само себя бесконечное количество раз. Это - медуза Turritopsis Nutricula, внешне напоминающая зонтик. В диаметре это существо приблизительно 4-5 мм. У молодых особей имеется 8 щупалец, а у зрелых - около 90.

Обычно медузы гибнут после размножения. А этот вид, достигнув зрелости, может превращаться в полип, молодую особь, повторяя этот цикл бесконечное количество раз. Эти медузы, относящиеся к классу гидрозоев, умирают только в том случае, если их убьют или съедят.

Данный вид медуз оказался под пристальным вниманием генетиков, которые пытаются разгадать секрет бессмертия медуз. По одной из версий, клетки в организме этих существ преобразуются из одного типа в другой. А вот как это происходит ученым пока неизвестно.

Если учитывать тот факт, что медузы естественной смертью не умирают, то сильно размножившись, они могут нарушить баланс мирового океана. Изначально Turritopsis Nutricula были обнаружены только в Карибском регионе, а теперь они постепенно освоили и другие географические зоны.

Медуза - половая фаза жизненного цикла у большинства стрекающих (Cnidaria). Доминирует в жизненном цикле у сцифозоев (Scyphozoa) и кубомедуз (Cubozoa) и встречается у большинства гидроидных полипов (Hydrozoa). Во всех этих группах медузоидные особи имеют свои характерные отличительные особенности. Совершенно не встречаются медузы только в жизненном цикле некоторых гидроидных полипов, паразитических кишечнополостных и коралловых полипов (Anthozoa). Вопрос о наличии медузоидных особей в составе колоний сифонофор дискуссионен. Медузы - это подвижные стрекающие организмы, относящиеся к Сцифоидным и отличающиеся зонтообразной формой и желеобразной консистенцией. Ушастая медуза (Aurelia aurita) - это один из самых распространенных красноморских видов, обитающий в открытых водах и питающийся планктоном. Достаточно распространена также Кассиопея (Cassiopea andromeda), но она наоборот предпочитает теплые и неглубокие воды, в которых обитает на песчаном дне перевернувшись щупальцами вверх. Светящаяся медуза с характерной грибовидной формой получила свое название за то, что при стимуляции волнами она начинает светиться. Кроме планктона эта медуза питается мелкими рыбками, являясь, в отличие от Кассиопеи, прикосновение к которой может вызвать всего лишь незначительное раздражение, особо опасной и жгучей. Медузы подразделяются на полы, а их личинки (плануле) изначально являются крепящимися к дну полипами, превращающимися потом в медуз.

В большинстве случаев медузы свободно плавают в толще воды, однако у некоторых гидроидных полипов имеются сидячие медузоидные особи, не отделяющиеся от колонии (в предельном случае, как у пресноводного полипа - гидры, медузоидное поколение полностью утрачено и гаметы развиваются непосредственно на полипе). Считается также, что медузоидные особи постоянно находятся в составе колонии у некоторых сифонофор. Медузы могут обитать на глубине около 10 000 м. Это одни из самых древних обитателей нашей планеты. Учёным пока очень мало известно о медузах, в частности, как существо без мозга, но с глазами, может ориентироваться в кромешной тьме и активно охотиться.

Яд, содержащийся в стрекательных клетках ряда медуз, опасен для человека. Наиболее известны в этом отношении кубомедуза морская оса (Chironex fleckeri Southcott, 1956), обитающая близ северного побережья Австралии и в водах Юго-Восточной Азии, и гидромедуза крестовик (Gonionemus vertens Agassiz, 1862), обитающая в северной части Тихого океана. Яд морской осы смертелен. Знаменитый "Португальский кораблик", также известный силой своего яда, это не медуза, а сифонофора.

В связи с этим их часто используют в медицине. Ещё в средние века из корнерота изготовляли мочегонные и слабительные средства. А сейчас из яда, содержащегося в щупальцах медуз, вырабатывают лекарства для лечения лёгочных болезней и регулирования кровяного давления.

Фермеры стран Карибского бассейна используют яд физалий как отраву для крыс.

Люминофоры, выделенные из медуз, используют для биохимического анализа. Гены медуз пересадили многим животным, например, мышам, в результате биологи получили возможность наблюдать за недоступными ранее процессами.

Но лучше всего медузы помогают бороться со стрессом. В Японии медуз разводят в аквариумах. Плавные, неторопливые движения медуз успокаивают людей, хотя содержать медуз весьма хлопотно и недёшево.

В Японии появились первые медузы-роботы. В отличие от настоящих медуз они не только плавно и красиво плавают, но и при желании владельца могут "потанцевать" под музыку.

Медуз определённого вида вылавливают у берегов Китая. Там же у них удаляют щупальца, а "тушки" держат в специальном маринаде, отчего медуза превращается в полупрозрачную лепёшку нежного тонкого хрящика. В виде таких лепёшек медузы привозят в Японию, где их тщательно отбирают по размеру, цвету и качеству. Для одного из салатов лепёшку медузы разрезают на тонкие полосочки шириной около 3-4 мм, смешивают с припущенными овощами, зеленью и поливают соусом.

С 2002 по 2004 в прибрежных водах Японии были отмечены резкие осенние вспышки численности крупных медуз Nemopilema nomurai из отряда корнеротов (Rhizostomeae), нанёсшие большой ущерб рыболовному промыслу страны. Японские исследователи предположили, что причинами этих явлений могли стать эвтрофикация и интенсивное строительство в прибрежной зоне Корейского полуострова и востока Китая - основных районов обитания прикреплённых стадий жизненного цикла этого вида (сцифистом), а также проникновение в эти районы тёплых водных масс, имевшее место в эти годы. [3] Впоследствии было получено косвенное подтверждение гипотезы о ключевой роли потепления: стимулом к стробиляции (образованию сцифистомами медуз) оказывается повышение температуры с 13°C до 23°C. [4] Частично размножение этих медуз связано с человеческой деятельностью по их истреблению: во время гибели медузы, она издаёт сигнал, который вызывает у других медуз инстинкт продолжения рода. [источник?] При этом появляется во много раз больше медуз, чем было убито.

Меры предосторожности и ликвидация последствий встречи с медузами

При ожогах медузой рекомендуется промывать место ожога раствором 1/5 воды и нашатырного спирта соответственно, либо горячей водой.

Геронтологи констатируют: к сожалению, если человек просто живет “без вредных привычек", ведет здоровый образ жизни и покоряется естественному ходу старения - все на что он может рассчитывать - это 70-80 лет (Тодоров, Тодоров, 2003).

Стратегия продления жизни - так называемая естественная биохимическая коррекция основана на использовании природных соединений, которые присутствуют в тканях нестареющих организмов. Многие исследователи ищут вещества геропротекторы (лат.: защищающие от старения) у биологических видов, растущих всю жизнь и не проявляющих признаков старости. Биологически активные вещества с противоопухолевой, противовоспалительной, антимикробной и антивирусной активностью (липиды, мукоплисахариды, пептиды, гликопротеины) выделены в последне годы из моллюсков, ракообразных, иглокожих, полихет, пиявок, асцидий, рыб. Поиски подобных соединений разворачиваются в лабораториях всего мира. В лаборатории экологии и эволюции биосистем Научного центра Полярных экосистем (Варзуга, Мурманская обл) была произведена опытная партия онкогеропротектора препарата “Арктика+”. Одним из компонентов препарата является вытяжка из жабр лосося, полученная сразу же после того, как его покинули личинки моллюска. Закончены испытания на животных, ведутся доклинические испытания на добровольцах.

Список используемой литературы

1. Бойко А.Г. На пути к бессмертию. Этюды к четырем эволюционным эшелонам старения. 2007. М. Белые альвы. 383 с.

2. Зюганов В.В. Сверхдлинная и короткая продолжительность жизни пресноводной жемчужницы: модельная система для изучения факторов долголетия. Объединенный научный журнал. 2003. № 7 (65): 68-83.

3. Зюганов В.В. Арктические долгоживущие и южные короткоживущие моллюски жемчужницы как модель для изучения основ долголетия. Успехи геронтологии. 2004. № 14. С.21-31.

4. Зюганов В.В. Парадокс паразита, продлевающего жизнь хозяина. Как жемчужница выключает программу ускоренного старения у лосося. Известия РАН. Серия биологическая. 2005. № 4, с.435-441.

5. Зюганов В. Регуляторные пептиды колюшки и жемчужницы. Косметика и медицина. 2006. № 3: 28-30.

6. Иванова-Казас О.М. Бесполое размножение животных. Л., 1977.240 с.

7. Комфорт А. Биология старения: англ. - М.: Мир, 1967.397 с.

8. Короткова Г.П. Регенерация животных. Изд. Спб. Унив. 1997.479 с.