Genetische Tricks der langlebigsten Tiere

Vergrößern /. Fledermäuse, bemerkenswerte Kleinigkeiten.

Für die meisten von uns endet das Leben viel zu früh – daher die Bemühungen biomedizinischer Forscher, Wege zu finden, um den Alterungsprozess zu verzögern und unseren Aufenthalt auf der Erde zu verlängern. Aber es gibt ein Paradoxon im Herzen der Wissenschaft des Alterns: Die überwiegende Mehrheit der Forschung konzentriert sich auf Fruchtfliegen, Nematodenwürmer und Labormäuse, da sie einfach zu bearbeiten sind und viele genetische Werkzeuge zur Verfügung stehen. Ein Hauptgrund, warum Genetiker diese Arten überhaupt gewählt haben, ist ihre kurze Lebensdauer. Tatsächlich haben wir von Organismen, die im Spiel am wenigsten erfolgreich sind, etwas über die Langlebigkeit gelernt.

Heutzutage verfolgt eine kleine Anzahl von Forschern einen anderen Ansatz und untersucht ungewöhnlich langlebige Kreaturen – solche, die aus evolutionären Gründen eine weitaus längere Lebensdauer haben als andere Kreaturen, mit denen sie eng verwandt sind. Die Hoffnung ist, dass Forscher durch die Erforschung und das Verständnis der Gene und biochemischen Pfade, die ein langes Leben ermöglichen, letztendlich Tricks aufdecken können, die auch unsere eigene Lebensdauer verlängern können.

Jeder hat eine ungefähre Vorstellung davon, was Altern ist, nur weil er es erlebt, wie es sich selbst und anderen passiert. Unsere Haut sackt ab, unser Haar wird grau, die Gelenke versteifen sich und knarren – alles Anzeichen dafür, dass unsere Komponenten – also Proteine ​​und andere Biomoleküle – nicht mehr so ​​sind, wie sie früher waren. Infolgedessen sind wir anfälliger für chronische Krankheiten wie Krebs, Alzheimer und Diabetes – und je älter wir werden, desto wahrscheinlicher ist es, dass wir jedes Jahr sterben. „Du lebst und wenn du lebst, hast du negative Folgen wie molekulare Schäden. Dieser Schaden sammelt sich im Laufe der Zeit an “, sagt Vadim Gladyshev, der das Altern an der Harvard Medical School erforscht. “Im Wesentlichen ist dies das Altern.”

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Dies geschieht jedoch bei einigen Arten schneller als bei anderen – das deutlichste Muster ist, dass größere Tiere tendenziell länger leben als kleinere. Aber auch nach Berücksichtigung der Größe bleiben große Unterschiede in der Langlebigkeit bestehen. Eine Hausmaus lebt nur zwei oder drei Jahre, während die nackte Maulwurfsratte, ein Nagetier ähnlicher Größe, mehr als 35 Jahre alt ist. Grönlandwale sind enorm – das zweitgrößte lebende Säugetier -, aber ihre 200-jährige Lebensdauer ist mindestens doppelt so hoch man würde erwarten, angesichts ihrer Größe. Auch der Mensch ist ein Ausreißer: Wir leben doppelt so lange wie unsere engsten Verwandten, die Schimpansen.

Fledermäuse überdurchschnittlich

Die vielleicht bemerkenswertesten tierischen Methusalahs sind unter Fledermäusen. Eine Person von Myotis brandtii, eine kleine Fledermaus von etwa einem Drittel der Größe einer Maus, wurde 41 Jahre nach dem ersten Binden wieder gesund und munter gefangen. Das ist besonders erstaunlich für ein in freier Wildbahn lebendes Tier, sagt Emma Teeling, eine Fledermaus-Evolutionsbiologin am University College Dublin, die 2018 eine Übersicht über den Wert von Fledermäusen bei der Untersuchung des Alterns verfasst hat Jahresrückblick Tierbiowissenschaften. “Es entspricht etwa 240 bis 280 Menschenjahren, ohne Anzeichen von Alterung”, sagt sie. „Fledermäuse sind also außergewöhnlich. Die Frage ist, warum? “

Es gibt tatsächlich zwei Möglichkeiten, über Teelings Frage nachzudenken. Erstens: Was sind die evolutionären Gründe dafür, dass einige Arten langlebig geworden sind, während andere dies nicht getan haben? Und zweitens: Welche genetischen und metabolischen Tricks ermöglichen es ihnen, dies zu tun?

Die Antworten auf die erste Frage, zumindest in breiten Pinselstrichen, werden ziemlich klar. Die Menge an Energie, die eine Spezies einsetzen sollte, um den Lebensschaden zu verhindern oder zu reparieren, hängt davon ab, wie wahrscheinlich es ist, dass ein Individuum lange genug überlebt, um von all dieser zellulären Aufrechterhaltung zu profitieren. “Sie möchten genug investieren, damit der Körper nicht zu schnell auseinander fällt, aber Sie möchten nicht zu viel investieren”, sagt Tom Kirkwood, Biogerontologe an der Newcastle University in Großbritannien. “Sie wollen einen Körper, der eine gute Chance hat, in einem gesunden Zustand zu bleiben, solange Sie eine anständige statistische Überlebenswahrscheinlichkeit haben.”

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Dies impliziert, dass ein kleines hastiges Nagetier wie eine Maus wenig zu gewinnen hat, wenn es viel in die Wartung investiert, da es wahrscheinlich ohnehin innerhalb weniger Monate als Mittagessen für Raubtiere enden wird. Diese geringe Investition bedeutet, dass es schneller altern sollte. Im Gegensatz dazu sind Arten wie Wale und Elefanten weniger anfällig für Raubtiere oder andere zufällige Schicksalsschläge und überleben wahrscheinlich lange genug, um die Vorteile einer besser gewarteten Zellmaschinerie zu nutzen. Es ist auch keine Überraschung, dass Gruppen wie Vögel und Fledermäuse, die Feinden durch Fliegen entkommen können, aufgrund ihrer Größe tendenziell länger leben als erwartet, sagt Kirkwood. Gleiches gilt für nackte Maulwurfsratten, die ihr Leben in unterirdischen Höhlen leben, in denen sie vor Raubtieren weitgehend sicher sind.

Die Frage, die Forscher am dringendsten beantworten möchten, ist die zweite: Wie Gelingt es langlebigen Arten, das Altern zu verzögern? Auch hier zeichnet sich der Umriss einer Antwort ab, wenn Forscher Arten vergleichen, die sich in ihrer Langlebigkeit unterscheiden. Sie haben herausgefunden, dass langlebige Arten molekulare Schäden langsamer akkumulieren als kurzlebige. Nackte Maulwurfsratten haben beispielsweise ein ungewöhnlich genaues Ribosom, die Zellstruktur, die für den Aufbau von Proteinen verantwortlich ist. Laut einer Studie von Vera Gorbunova, einer Biologin an der Universität von Rochester, macht es nur ein Zehntel so viele Fehler wie normale Ribosomen. Und es sind nicht nur Maulwurfsratten: In einer Folgestudie, in der 17 Nagetierarten unterschiedlicher Lebenserwartung verglichen wurden, stellte Gorbunovas Team fest, dass die länger lebenden Arten im Allgemeinen tendenziell genauere Ribosomen aufweisen.

Die Proteine ​​von Ratten mit nacktem Maulwurf sind auch stabiler als die von anderen Säugetieren. Dies geht aus Untersuchungen von Rochelle Buffenstein hervor, einer vergleichenden Gerontologin bei Calico, einem Spin-off von Google, der sich auf die Alterungsforschung konzentriert. Zellen dieser Spezies haben eine größere Anzahl von Molekülklassen, die Chaperone genannt werden und die Proteine ​​dabei unterstützen, sich richtig zu falten. Sie haben auch kräftigere Proteasome, Strukturen, die defekte Proteine ​​entsorgen. Diese Proteasome werden noch aktiver, wenn sie oxidativem Stress ausgesetzt sind, reaktiven Chemikalien, die Proteine ​​und andere Biomoleküle schädigen können. Im Gegensatz dazu werden die Proteasome von Mäusen weniger effizient, wodurch beschädigte Proteine ​​akkumulieren und die Funktionsweise der Zelle beeinträchtigen können.

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Auch die DNA scheint bei länger lebenden Säugetieren besser erhalten zu sein. Als Gorbunovas Team die Effizienz verglich, mit der 18 Nagetierarten eine bestimmte Art von Schaden (Doppelstrangbruch genannt) in ihren DNA-Molekülen reparierten, stellten sie fest, dass Arten mit längerer Lebensdauer, wie nackte Maulwurfsratten und Biber, eine kürzere Lebensdauer hatten Arten wie Mäuse und Hamster. Der Unterschied war größtenteils auf eine leistungsfähigere Version eines Gens zurückzuführen, das als bekannt ist Sirt6, von dem bereits bekannt war, dass es die Lebensdauer von Mäusen beeinflusst.

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