Proč je stárnutí tak běžné mezi druhy, když některé živočichy postihuje jen minimálně?
Degenerativní stárnutí je v přírodě téměř univerzální, ačkoliv existují výjimky, které ukazují, že stárnutí nemusí být nezbytné. Například u živočichů, jako jsou hydry, které jsou považovány za prakticky nesmrtelné, se zdá, že proces stárnutí může být obejitelný. Dalším zajímavým příkladem jsou krtci (naked mole-rats), kteří udržují zdraví a vitalitu mnohem déle než náš druh, což ukazuje, že mládí a zdraví mohou přetrvat do pozdějších životních fází. Při pohledu na evoluci stárnutí existují dvě hlavní teorie, které vysvětlují, proč k němu dochází.
Dvě hlavní teorie o původu stárnutí
První teorie vidí stárnutí jako vedlejší produkt evolučního tlaku, který klade důraz na přežití a reprodukci mladších jedinců. Podle této teorie si přírodní výběr vybírá změny podporující reprodukční úspěch, i když mají negativní dopady na zdraví v pozdějším věku. Tento jev se nazývá antagonistická pleiotropie – tedy situace, kdy geny, které prospívají v mládí, mohou v pokročilejším věku vést k negativním efektům.
Druhá teorie vidí stárnutí jako geneticky naprogramovaný proces, který byl evolucí přímo vybrán. Tato myšlenková škola v posledních dvou dekádách prošla mnoha změnami, přičemž nové studie a ideje výrazně posunuly debaty o tom, jak takový program vypadá. Například hyperfunkční teorie stárnutí kombinuje myšlenky antagonistické pleiotropie a programovaného stárnutí a předpokládá, že stárnutí může být důsledkem nadměrného působení mechanismů, které v mladším věku prospívají, ale v pozdějším životě mohou mít škodlivé důsledky.
Jaké jsou praktické dopady těchto teorií?
Donedávna se zdálo, že epigenetické změny, tedy změny v genové expresi ovlivněné prostředím, byly důsledkem buněčného a tkáňového poškození, jež způsobuje stárnutí. Zastánci teorie programovaného stárnutí proto navrhovali terapie zaměřené na obnovu mladistvých vzorců genové exprese, což podle jiné teorie (stárnutí jako poškození) nebyla vhodná cesta k dosažení zdraví ve stáří. Dnes je však situace složitější. Epigenetické změny mohou být mnohem bližší základním příčinám stárnutí, jak ukazují nové výzkumy o cyklech poškození a oprav DNA. Z tohoto důvodu se terapeutické přístupy mezi oběma tábory stále více přibližují a významnou roli v rozhodování o jejich aplikaci nyní hrají i ekonomické faktory.
Epigenetické hodiny a programované stárnutí
V posledních letech došlo k výraznému pokroku v oblasti methylace a teorií programovaného stárnutí. Přestože zatím zcela nerozumíme biologickým procesům, které odpovídají těmto „epigenetickým hodinám“, již existují teorie, jak tyto hodiny souvisí s vývojem organismů. Například některé aspekty epigenetických hodin naznačují, že zahrnují vývojové mechanismy.
Teorie programovaného stárnutí tak nabízí nový pohled na to, jak mechanismy vyvíjející se během života ovlivňují nástup nemocí ve stáří. Základním předpokladem této teorie je, že epigenetické a vývojové změny probíhající během života jsou součástí jednoho souvislého procesu. Evoluce přitom upřednostňuje geny s antagonistickou pleiotropií, které podporují přežití v mládí, ale stárnutí zapříčiňují v pozdějších letech.
Interdisciplinární přístup a nové koncepty
Současné studie kombinují poznatky z biogerontologie (vědy o stárnutí), vývojové biologie a evoluční biologie do nového přístupu zvaného vývojová gerontologie (devo-gero přístup). Tento směr zkoumá, jak epigenetické změny během ontogeneze (vývoje organismu) a buněčného stárnutí (senescence) souvisí s širšími vývojovými změnami. Tento přístup zavádí nové pojmy, například rozlišení mezi onto-vývojovými a maturo-vývojovými procesy, což může přispět k pochopení mechanismů stárnutí. Hypotézy zahrnují například regulační roli polycomb proteinů, které ovlivňují rovnováhu mezi vývojovou stabilitou a adaptabilitou, a přítomnost konzervované vývojové sekvence jako důležitého, doposud skrytého prvku procesu stárnutí.