Почему гидра биологически бессмертна?

Гидра — лишь один из многих бессмертных организмов. То есть все их клетки делятся навсегда - ни в одной из их клеток нет старения (запланированной гибели клеток). Интересно, что гидры, размножающиеся половым путем, стареют и умирают, а бесполое размножение оказывается бессмертным. Бессмертные животные чаще размножаются бесполым путем ... это может быть только потому, что бессмертие стало непопулярным в эволюции на раннем этапе и, возможно, не развило старение, как у других животных, или потеряло его, когда оно не было столь неотъемлемой частью жизни.

Хотя бессмертная гидра, по-видимому, также имеет общий (TTAGGG)n теломерный повтор, пока нет данных о том, как и удается ли им избежать истощения концов хромосом. Эти данные указывают на возможность того, что старение или гибель бесполых особей и колоний может частично происходить из-за неспособности поддерживать концы хромосом, которые восстанавливаются при прохождении полового репродуктивного цикла.

Так что неясно, защищены ли теломеры у гидр и других бессмертных животных. Я предполагаю, что у них, вероятно, нет активной теломеразы, если они действительно бессмертны, хотя, возможно, теломеры укорачиваются и восстанавливаются.

Есть и другие факторы, которые, как предполагается, важны для бессмертия. Дрожжи и отдельные эукариоты не бессмертны по отдельности; отдельная материнская клетка может делиться только ограниченное количество раз. Хотя гидры не являются популярным предметом исследований, были предприняты согласованные усилия, чтобы понять смертность дрожжей , и было указано более одного механизма.

Поскольку у одноклеточных организмов нет зародышевой линии (у них есть только одна копия своего генома для воспроизведения), укорочение теломер не может быть полезным механизмом старения; Было показано, что ограничение калорий продлевает делящиеся и почкующиеся дрожжи, активируя пути, которые замедляют старение, защищая от стресса и замедляя размножение. Все эти открытия имеют сильные параллели в работах по изучению старения животных, что сейчас является горячей темой.

Обнаружение этих путей побуждает к сильной мысли о том, что старение и старение являются эволюционной адаптацией, а не биологической необходимостью.

Наши текущие знания предполагают, что апоптотическая программа развилась у микроорганизмов как стратегия выживания, полезная для группы. Эта программа зависит от клеточных путей, таких как пути Sch9, Tor1 и Ras/PKA, и ее активация снижает защиту и поддержание клеток и повышает уровень выработки супероксида, что, в свою очередь, способствует повреждению и гибели клеток. Супероксид также увеличивает повреждение ДНК и частоту мутаций в стареющих культурах ... Старение и апоптоз неразрывно связаны у дрожжей, и механизмы, которые их вызывают, только начали выясняться. ... предоставит важную информацию для понимания фундаментальной биологии старения у других видов и исследует противоречивую гипотезу о том, что «программа старения» может сохраняться у высших эукариот.

Остается открытым вопрос, можно ли сконструировать бессмертные дрожжи, чтобы они стали бессмертными. Команда из Института Макса Планка проделала большую работу и обнаружила штамм, который, по их утверждению , также не подвержен индивидуальной смертности .

Таким образом, это указывает на то, что бессмертие не обязательно для любой клетки или даже для животных. Иногда даже клетки животных и человека можно уговорить вернуться в иммортализованное состояние , хотя обычно это происходит в результате раковых перестроек генома .

Это богатая область, и есть много идей, связанных с теломеразой . Может быть, кто-то выложит что-то в этом духе.

На самом деле большинство взрослых клеток не экспрессируют теломеразу или экспрессируют ее на очень низком уровне. Тельмоэраза сильно экспрессируется только в клетках, которым необходимо делиться (например, в стволовых клетках), тем самым «увековечивая» их. На самом деле линии клеток человека, с которыми работают ученые, можно «увековечить» путем активации теломеразы (наряду с другими вещами).

Таким образом, вы можете спросить себя: почему теломераза не активирована постоянно во всех клетках? Что ж, позволять клетке легко воспроизводиться может быть очень плохо... это именно то, что делает рак. Действительно, рак должен активировать теломеразы, чтобы иметь возможность расти. Именно поэтому линии раковых клеток «бессмертны». Это также предполагает возможную терапию рака, нацеленную на теломеразу, которая в настоящее время исследуется экспериментально.

Теломеразная активность является лишь одним (вероятно, второстепенным) аспектом старения. Для поддержания жизни сложного организма, особенно млекопитающих, требуется гораздо больше, чем просто репарация концов ДНК. Просто несколько вопросов, которые не приходят мне в голову:

• восстановление окислительного стресса ДНК и белков
• восстановление УФ-повреждений ДНК
• поддержание клеток в чистоте от мусора, такого как накопление белковых агрегатов (например, отложения амилоида, как при болезни Альцгеймера)
• замена мертвых клеток без ущерба для ткани, в которой они находятся

Из чисто научной, короткой, но очень читабельной книги на эту тему мне лично понравилась «Понимание старения» Робина Холлидея. Изданный в 1995 году, он до сих пор актуален. У него была более поздняя книга, которая была не так хороша («Старение: парадокс жизни: почему мы стареем», опубликованная в 2010 году). В значительной степени это потому, что он был довольно избыточным по сравнению с первым; мы знали об этих проблемах в течение долгого времени и добились довольно небольшого прогресса в их решении.

http://www.amazon.com/gp/product/0521478022/ref=oh_details_o03_s00_i00?ie=UTF8&psc=1

Частью того, как гидра может сойти с рук с видимым бессмертием, является их постоянное распространение стволовых клеток и их способность регенерировать целые части тела. Это позволяет обойти многие вышеперечисленные проблемы (теоретически, но я не эксперт по гидрам). Многие копии ДНК размещены отдельно, поэтому, если копия необратимо повреждена, она может быть просто уничтожена. Большинство (если не все) органов человека имеют одинаковые запасы активных стволовых клеток. Не существует единого универсального источника (кроме сперматозоидов и яйцеклеток), но это менее важно, если весь запас стволовых клеток не нарушен каким-либо грубым повреждением органов.

Однако вторая часть намного, намного сложнее для людей. В то время как некоторые ткани (скажем, мышцы) могут легко заменить мертвые клетки, с другими, такими как мозг, это сделать гораздо сложнее. Вам нужно заменить не только мертвую клетку, но и все ее связи с любой другой клеткой. И действительно, все это сводится к мозгу и к кризису идентичности у людей. Меня не волнует, если вы замените мою печень и время моей левой руки, но как вы замените мозг? Я бы предположил, что мы тратим гораздо больше времени на поддержание жизни отдельных клеток, потому что мы не можем их заменить.

Если вы разрежете морскую звезду пополам, вы получите две морские звезды, и вам будет трудно сказать, какая из них была оригиналом. Будет ли это та же самая морская звезда, если вы замените руки 3 раза и тело дважды?

Если бы вы разрубили человека пополам по центру, и мы могли бы волшебным образом регенерировать все, вы бы получили двух очень разных людей друг от друга и от оригинала. Проблема в том, что восстановить соединения невозможно; вы бы просто заполнили пустой мозг.