"Hin und wieder wird der Geist eines Menschen durch eine neue Idee oder Empfindung gedehnt und schrumpft nie wieder zu seinen früheren Dimensionen zurück."
– Oliver Wendell Holmes Sr.
Wenn wir über die Mechanismen des Alterns nachdenken – altern wir aufgrund von genetischen Faktoren und Veränderungen, die mit der Zeit in unserer DNA, unseren Zellen und unserem Körper auftreten. Wenn man das "Warum" des Alterns aus einer breiteren Perspektive betrachtet, gelangt man schließlich zu dem Faktor, der für viele "Warum" -Fragen in der Biologie verantwortlich ist: Evolution.
Die frühesten Spekulationen über die evolutionäre Rolle des Alterns erschienen in den 1860er Jahren in Veröffentlichungen über natürliche Selektion von Alfred Russel Wallace und Charles Darwin. Sie empfanden das Altern als eine Arteigenschaft wie die Streifen auf einem Zebra, wobei jede Art ihre Altersgrenze hat. Wir wissen jetzt, dass Altern nicht wie andere biologische Prozesse in die Gene programmiert ist, aber es gibt sicherlich genetische und andere evolutionäre Kräfte.
Verlust des evolutionären Drucks
Im Jahr 1952 schrieb Sir Peter Medawar ein ungelöstes Problem der Biologie, das sich mit der Evolution des Alterns beschäftigte. Darin entwickelte er die Einsicht, dass der evolutionäre Druck mit zunehmendem Alter der Tiere an Kraft verliert. Die Implikation seiner Ideen ist, dass Anpassungen, die die Fitness der jungen (diejenigen, die sich noch fortpflanzen müssen) verbessern, begünstigt werden, selbst wenn diese Anpassungen zu schädlichen Auswirkungen oder sogar zum Tod führen, sobald Individuen ihre reproduktive Primzahl überschritten haben. Rein evolutionär gesprochen, hat der Tod eines älteren Mitglieds einer Population oft wenig Nachteile für das Überleben der Arten. Der evolutionäre Druck begünstigt somit die Evolution von Genen, deren negative Effekte bis nach der Reproduktion aufgeschoben werden und der Einfluss der natürlichen Selektion mit dem Alter abnimmt.
Die Kraft des evolutionären Drucks hängt von den Anforderungen der ökologischen Nische ab. Zum Beispiel könnten Tiere, die einem intensiven Überlebensdruck von Räubern ausgesetzt sind, die Entwicklung der schnellen Produktion großer Würfe wie Kaninchen oder Mäuse begünstigen. Umgekehrt können Umstände, die den evolutionären Druck abbauen, wie beispielsweise eine verringerte Prädation aufgrund von Habitat, Größe, Geschwindigkeit oder Flugfähigkeit, ein geringeres Reproduktionsvolumen und eine Erhöhung des Werts älterer Mitglieder für die Art ermöglichen (z. B. durch die Erziehung der Jungen) ).
Wegwerfbares Soma
1977 schlug der englische Biologe Tom Kirkwood die "Disposable Soma" -Theorie vor. Anstatt genetisch programmiertes Altern oder Langlebigkeit zu betonen, konzentriert sich diese Theorie auf die Tatsache, dass Wohnen einen beträchtlichen Energie- und Ressourcenaufwand erfordert. Mit endlichen Ressourcen sind Zellen und Organismen in der Lage, Energie für Selbstpflege und Fortpflanzung aufzuwenden. Wenn die Sterblichkeitsrate bei Erwachsenen aufgrund von Räubern, Infektionen, Unfällen oder Hungersnöten hoch ist, dann macht es wenig Sinn, wertvolle Ressourcen für die DNA-Reparatur, die antioxidative Verteidigung oder den Proteinumsatz zu verwenden, um einen langanhaltenden Körper zu produzieren. Infolgedessen haben sich Organismen so entwickelt, dass die Menge an Energie, die in die Aufrechterhaltung des Körpers investiert wird, ausreicht, um das Tier lange genug am Leben zu halten, um sich fortzupflanzen, aber weniger als das, was für ein unbegrenztes Leben erforderlich wäre.
Mit ihrem Fokus auf Energie und Ressourcen hilft die Einweg-Soma-Theorie, die unterschiedliche Lebensspanne der Arten zu erklären. Eine Spezies mit einer hohen extrinsischen Mortalitätsrate (z. B. durch starke Prädationsdrücke) sollte logischerweise weniger Energie in die zelluläre Erhaltung und mehr Energie in die schnelle Reproduktion investieren. Nach dieser Theorie haben die Mitglieder solcher Arten eine kürzere Lebensspanne, wenn sie altern dürfen, da ihre Energieinvestition in die Körperpflege minimal ist. Labordaten und Feldarbeiten aus der vergleichenden Biologie unterstützen diese Theorie. Tiere mit Anpassungen, die die extrinsische Mortalität reduzieren, haben im Allgemeinen eine längere Lebensdauer. Dieser Unterschied wurde sogar in verschiedenen Populationen innerhalb derselben Spezies beobachtet. Steven Austad, ein Zellbiologe, fand heraus, dass Virginia-Opossums auf einer Insel leben, wo die extrinsische Mortalität geringer war, langsamer als Opossums, die auf dem Festland lebten, wo ein erhebliches Risiko bestand, durch Prädation getötet zu werden. Es gab keine Hinweise darauf, dass andere Umweltfaktoren (zum Beispiel Parasitismus, Krankheit oder verringerte Verfügbarkeit von Nahrungsmitteln) zu diesem Unterschied beigetragen haben.
Die verfügbare Soma-Theorie wurde durch Beobachtungen weiter verstärkt, dass kalorische Restriktion die Langlebigkeit von Labortieren erhöht. Es ist sinnvoll, dass die kalorische Restriktion die Energie für Wachstum und Fortpflanzung in Richtung Reparatur und Wartung verlagert. In der Wildnis ist Hunger eine ständige Bedrohung, die zu Anpassungsreaktionen führt. In Zeiten der Knappheit würde die Fortpflanzung reduziert, da das Überleben der Nachkommen bedroht wäre. Stattdessen würde Energie in die Aufrechterhaltung des Körpers investiert werden, um bis zu einer Zeit zu überleben, in der Nahrung reichlich vorhanden war und die Fortpflanzungseffizienz höher wäre.
Populationsdynamik
In jüngerer Zeit hat der Evolutionsbiologe Joshua Mitteldorf eine Demographie-Theorie des Alterns basierend auf der Bevölkerungsdynamik hinzugefügt. Er postuliert, dass die natürliche Selektion auf individueller Ebene die Geburtenraten unaufhaltsam erhöht, bis die Wachstumsrate der Bevölkerung dreimal so schnell wie die Erholungsrate des Ökosystems ist. An diesem Punkt ergibt sich zwangsläufig eine chaotische Populationsdynamik. Die individuelle Auswahl kann dieses kollektive Problem nicht angehen. Das folgende Aussterben der Bevölkerung wird so häufig wie nötig sein, um die individuelle Selektion zu überwältigen und die Wachstumsbeschränkung durchzusetzen, wodurch das System wieder in einen stabileren Zustand versetzt wird. Die Entstehung des Alterns als Anpassung passt gut in diesen Rahmen. Das Altern würde zu einem der Mechanismen werden, durch die eine Art die Sterblichkeitsrate kontrollieren kann, indem sie heftige Schwankungen unterdrückt, die sonst zu Aussterben führen könnten. Das Altern zusammen mit reproduktiver und räuberischer Zurückhaltung würde dazu beitragen, das Bevölkerungswachstum stabiler zu halten.
Eine metaphysische Antwort
Und vielleicht gibt es eine metaphysische Antwort auf die Frage "Warum altern wir?". Wir altern, um unserem Bewusstsein die Fähigkeit zu geben, zu wachsen. Unser bewusstes Altern ist also nicht vorbestimmt oder fest verdrahtet wie unsere Genetik. Es ist eine Potentialität, die wir entwickeln können oder nicht.