Unsere Zellen ersetzen sich, warum mutieren sie nicht? Warum entwickeln wir uns nicht individuell?

"Organismen sind nur ein Haufen Zellen", sagt John W. Pepper (Universität von Arizona).

Und wie jedermann aus der High School Biologie weiß, reproduzieren sich Zellen, indem sie sich teilen und Kopien von sich selbst machen. Wenn dies geschieht, werden immer wieder Fehler gemacht, und sie erzeugen ungenaue Kopien. Die meisten dieser Fehler – Mutationen – sind nicht überlebensfähig und verschwinden. Andere haben Überlebensvorteile und replizieren weiter. Und das ist Evolution.

Sie könnten also fragen, ob dies nicht in unserem Körper geschieht, warum entwickeln sich einzelne Menschen nicht im Laufe der Zeit? Warum bist du fast dieselbe Person – außer älter – als vor zehn Jahren?

Denn, sagt Pepper, die einfache Zellteilung ist nicht die Art, wie menschliche Organismen ihre Zellen ersetzen.

Obwohl Ockhams Rasiermesser uns rät, dass das Einfachste oft das Beste ist, weist Pepper auf einen ziemlich klobigen, uneleganten Prozess hin, durch den menschliche Zellen sich selbst ersetzen – und eine Mutation innerhalb der Lebenszeit einer Person vermeiden.

Um sich selbst zu ersetzen, müssen Zellen sich vermehren und vermehren. Nach Pepper tragen undifferenzierte Stammzellen die Last, die Reproduktion von Zellen durch einfache Teilung zu initiieren. Er stellt die Hypothese auf, dass sich Stammzellen nicht entwickeln, weil ihre Populationen weitgehend "klein und ruhig" sind. Wenn sie sich vermehren, verändern sie sich anfangs nur ein wenig, genug um neue Arten von Zellen zu produzieren – vorübergehende verstärkende Zellen (TACs) Dabei proliferieren sie mehrfach und werden immer differenzierter, bis sie reife Zellen sind, die sich weder vermehren noch vermehren können.

Die neuen Zellen sind evolutionäre Sackgassen, weil sie sich nicht reproduzieren können. Ein Gewebe kann eine Reihe von mehreren TAC-Stufen umfassen, von denen jede aus der Teilung der vorhergehenden Stufe resultiert. Diese Zellen sind vorübergehend in dem Sinne, dass sie nur für eine begrenzte Zeit proliferieren, bevor sie terminal differenziert werden und schließlich aus dem Gewebe abgegeben werden. Sie verstärken das proliferative Potenzial der somatischen Stammzellen, weil jede TAC-Stufe die Anzahl der Nachkommenzellen verdoppelt, die letztlich aus der Teilung einer somatischen Stammzelle resultieren ", schreibt Pepper in seinem Artikel" Tierische Zelldifferenzierungsmuster unterdrücken die somatische Evolution ". mit Kollegen Kathleen Sprouffske, Carlo C. Maley (PloS Computational Biologie, 2007).

Für hochdifferenzierte Zellen war der Verlust der Fähigkeit zur Fortpflanzung Teil des Kompromisses, Teil eines vielzelligen Organismus zu werden.

"Sie müssen Teil von etwas Stärkerem sein", sagte Pepper. "Etwas, das schwer zu essen und gut war, andere Dinge zu essen."

Wenn also der mehrstufige Prozess der Zellvermehrung und Zellproliferation die Evolution und den Zellwechsel unterdrückt, warum altern wir dann?

"Die somatische Evolution wurde als eine fundamentale Quelle der Seneszenz vorgeschlagen. Wir haben gezeigt, dass serielle Differenzierung die somatische Evolution reduzieren, aber nicht vollständig eliminieren kann. Eine gewisse Proliferation durch Stammzellen ist notwendig, und eine Selbsterneuerung von TACs kann durch sporadische somatische Mutationen auftreten, die die normale Differenzierung stören. Durch die Verlangsamung der somatischen Evolution kann die serielle Differenzierung die Seneszenz nicht vollständig beseitigen, sondern bis ins hohe Alter verzögern ", schreibt Pepper.

Mit anderen Worten, wenn wir einzelne Zellen durch einfache Teilung ersetzen, können die mit dem Altern verbundenen Fehler ziemlich schnell auftreten. Mit den multi-stage Prozess-Stammzellen zu TACs gibt es eine langsamere Zunahme der Veränderungen, die für das Altern über eine längere Zeit charakteristisch sind.

Diese Forschung hat auch Auswirkungen auf die Krebsforschung. Krebs ist Zellteilung wild gegangen.

"Wenn Zellen den Punkt erreichen, an dem sie sich ständig teilen, statt nur dann, wenn sie gebraucht werden, sind sie Krebszellen", sagt Pepper.

Er fügt hinzu: "Wenn Sie die Bedingungen verstehen, unter denen sie zusammenarbeiten, können Sie die Bedingungen verstehen, unter denen die Zusammenarbeit zusammenbricht. Krebs ist ein Zusammenbruch der Kooperation. "

Und so könnte der Prozess des Alterns sein.

Pfeffer JW, Sprouffske K, Maley CC, 2007 Animal Cell Differenzierung Muster unterdrücken die somatische Evolution. PLoS Comput Biol 3 (12): e250. doi: 10.1371 / journal.pcbi.0030250

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