Теория старения биологических организмов

По мнению Президента Геронтологического общества РАН профессора Владимира Анисимова, в начале XXI века насчитывается несколько основных теорий старения. Например, можно упомянуть:

• Теория свободных радикалов (выдвинута Д.Харманом в 1950-х)
• Элевационная теория В.Дильмана
• Теория клеточного старения Л.Хейфлика
• Луногравитационная А.Оловникова

Указанные теории обращают внимание на отдельные возможные механизмы старения, но не обсуждают причины явления. В то же самое время существует термодинамическая теория старения, которая с позиции физики и химии отвечает на вопрос "Почему мы стареем? "

Теория свободных радикалов

Теория Хармана объясняет процесс старения тем, что при вредных воздействиях, производимых внешней средой на биоорганизм в последнем, а точнее в цитоплазме клеток накапливаются свободные радикалы (в частности, это активные формы кислорода, возникающие, например, при распаде перекиси водорода), которые в силу своей чрезвычайной химической активности начинают повреждать молекулы в организме, в том числе и молекулы ДНК. Со времен процент повреждений становится слишком большим, организм перестаёт справляться с "повреждениями" и процесс начинает приобретать неотвратимый характер - организм в итоге погибает. Один из сторонников данной теории, академик Владимир Скулачёв, однако полагает, что процесс появления и накопления свободных радикалов не является «размазанным во времени», а включается в какой-то определённый момент согласно "генетическим часам" организма.

Теория Хейфлика

Согласно теории Хейфлика существует некий предел деления клетки из-за которого и происходит старение организма. Хейфлик экспериментально определил, что количество делений большинства клеток человеческого организма не превышает 50-60 раз. Исчерпав лимит, клетки погибают, организм стареет. Однако Хейфлик не объяснил, почему существует этот предел. Загадку разгадал Алексей Оловников. Он предположил, что лимит Хейфлика связан с концевой недорепликацией ДНК. Вспомним, как делится клетка: по ДНК бежит специальный фермент – ДНК-полимераза, образуя копию, или реплику, ДНК. Но эта полимераза не считывает кончики ДНК, потому что не захватывает самые крайние последовательности нуклеотидов. Схематично линейная ДНК состоит из структурных генов, кодирующих белки, а на концах ее находятся участки, которые содержат регуляторные гены и некие последовательности, вроде бы не несущие никакой полезной информации. Эти последовательности еще в тридцатые годы открыли ученые Б. Макклинток и Г. Меллер. Они предположили, что кончики ДНК скорее всего служат защитой генома от повреждений. Ученые назвали их теломерами. Алексей Оловников предугадал, что всякий раз при делении клетки эти теломеры укорачиваются, и придерживался мнения, что это и есть причина старения. Однако в начале нового века он выдвинул новую оригинальную теорию, которую назвал редумерной. Он предположил, что старение связано с укорочением не теломер, а редумер. Редумеры же – это новый тип ДНК, которые, как маленькие петельки, располагаются на хромосомной ДНК.

Термодинамическая теория старения Георгия Гладышева

Жизнь во Вселенной возникает и развивается при определенных условиях в соответствии с общими законами природы, в частности, законом временных иерархий, вторым началом термодинамики и принципом стабильности вещества. Биологическая эволюция и старение организмов сопровождается изменением химического и супрамолекулярного состава живых тел. Это хорошо известное явление, как показал в 1977 году Георгий Гладышев имеет термодинамическое происхождение. Феноменологическая иерархическая термодинамика, близких к  равновесию квазизакрытых систем, позволяет объяснять и предсказывать эволюционные превращения в живом мире. С точки зрения энергоемкости вещества биологических объектов, жизнь, прежде всего, - борьба за энергоемкое химическое вещество. Накопление этого вещества связано со стремлением удельной функции Гиббса образования супрамолекулярной структуры живых объектов к минимуму. Развитие представлений классической науки открывает новые горизонты изучения реального мира и способствует успехам геронтологии и гериатрии. 

Ссылки

Anisimov,V.N. (2008). Molecular and physiological mechanisms of aging. «Nauka», St. Petersburg. Анисимов, В.Н. (2008) Молекулярные и физиологические механизмы старения.

Georgi P. Gladyshev (2015) Natural Selection and Thermodynamics of Biological Evolution. Natural Science, 2015, 7, 117-126 Published Online March 2015 Pub. Date: March 9, 2015 DOI: 10.4236/ns.2015.73013 http://dx.doi.org/10.4236/ns.2015.73013

Gladyshev, G.P. (2014). The Thermodynamic Theory of Evolution and Ageing. Advances in Gerontology, 4, No. 2, 109–118. 

Гладышев Г.П. (2008). О механизме влияния продуктов питания на продолжительность здоровой жизни // Успехи геронтол. – 2008. – Т 21, № 1. - C.34-36.