Hledání elixíru mládí

Stárnutí představuje výzvu pro několik vědeckých odvětví současně. Zatímco biomedicínské směry se snaží pochopit mechanismy stárnutí a hledají způsoby, jak ho zpomalit či dokonce zastavit, evoluční biologové si lámou hlavu otázkou, proč stárnutí vzniklo a z jakého důvodu ho přírodní výběr neeliminoval. V první části tohoto dvoudílného seriálu se zaměříme na stárnutí jakožto fenomén a na nejdůležitější teorie jeho příčin. Příště si zdánlivě jasný obrázek poněkud zkomplikujeme…

Na první pohled by se mohlo zdát vše jasné. Podobně jako se časem opotřebovávají stroje, až nakonec doslouží, degradují i těla. Orgány, tkáně i buňky hromadí drobné chyby až do okamžiku, kdy celý systém zkolabuje a tělo přestane fungovat. Svým způsobem tomu tak opravdu je. Z evoluční perspektivy se nicméně musíme ptát, proč nevznikají opravné mechanismy, které by kolapsu zabránily. Proč komplexní organismy, poté co zvládnou zdánlivě mnohem náročnější proces vzniku složitého těla z oplozeného vajíčka, selhávají v tom jednodušším – uchovat své tělo v kondici dostatečné pro jeho fungování [1]? Ztrátu funkčnosti, kterou biomedicínský pohled považuje za příčinu stárnutí, z evolučního pohledu musíme považovat za jeho důsledek.

Začněme shrnutím současného stavu poznání evoluce stárnutí. Nejprve si představíme, co vlastně stárnutí je, a poté rozebereme nejvlivnější evoluční teorie senescence spolu s jejich empirickou podporou.

Vačice opossum (Didelphis marsupialis) patří k pionýrským druhům výzkumu evoluce stárnutí.

Snímek Profimedia

Stárnutí můžeme poněkud zjednodušeně vymezit jako nárůst rizika úmrtí s postupujícím chronologickým věkem (viz rámeček). Prvním krokem k pochopení, proč stárnutí vzniklo a přetrvává, je uvědomit si, že absence stárnutí neznamená nesmrtelnost. Smrt se nevyhýbá ani organismům, které nestárnou (obr. 3). Živočichové, rostliny, houby i mikrobi mohou zahynout z mnoha příčin, které se stárnutím vůbec nesouvisejí – kvůli nehodám, nepříznivým klimatickým podmínkám, epidemiím či třeba útoku predátora. V populaci se vinou této externí mortality (viz rámeček) dožívá vyššího věku jen část jedinců. Tento zdánlivě triviální poznatek je však z evolučního hlediska velmi důležitý. Vyplývá z něj, že přirozený výběr, tj. selekce, bude ve vyšším věku působit slabší silou – ovlivní jen část populace.

Druhým klíčovým předpokladem pro evoluční teorie stárnutí je oddělení zárodečné a somatické linie buněk. Zárodečné buňky nesou všechny potřebné informace pro vytvoření nového jedince. Jejich integritu přísně hlídají nákladné kontrolní procesy. I když dnes víme, že chování buněk zárodečné linie (třeba přepis genetické informace v další generaci) mohou občas ovlivnit také životní zkušenosti rodičů přenášené epigeneticky prostřednictvím značek na DNA, samotná genetická informace zárodečné linie může být pozměněna pouze mutacemi. A ty jsou zde velmi vzácné. Zdrojem variability je hlavně kombinace genetické informace dvou jedinců po oplození, respektive rekombinace genetické informace při vzniku pohlavních buněk. Somatické (tělní) linie buněk se naopak specializují na vymezené funkce, hromadí epimutace, vývojové chyby, odpadní látky a různá další poškození – tedy funkčně stárnou. S touto dichotomií mezi zárodečnou a somatickou linií buněk počítají všechny tradiční evoluční teorie stárnutí.