Автор: Чен Хоу, источник: phys.org
Исследователи давно заметили, что чем быстрее растет животное, тем короче оно живет, по крайней мере среди млекопитающих. Эта связь между быстрым ростом и более короткой продолжительностью жизни подтверждается многими видами животных разного размера. Как эколог-физиолог, я исследую энергетические компромиссы, которые организм должен делать между ростом и поддержанием здоровья, и как эти выборы влияют на старение.
Старение, энергетические затраты и качество биоматериалов
Некоторые ученые объясняют связь между быстрым ростом и короткой жизнью тем, что организмы, которые больше инвестируют в рост, тратят меньше энергии на поддержание здоровья, что приводит к более быстрому старению. Существует также теория, что быстрый рост повышает уровень метаболизма, создавая стресс, который ускоряет старение.
Однако эти объяснения не раскрывают полной картины. Например, некоторые виды, которые инвестируют больше энергии в поддержку, не имеют значительно лучшей устойчивости к стрессу, чем те, которые тратят меньше энергии. Это намекает на то, что не только количество энергии, выделенной на поддержание здоровья, имеет значение, но и качество биоматериалов, из которых построены ткани организма.
Что такое биосинтетическая стоимость?
Для создания любого биоматериала, например, белков или костей, организм тратит энергию на синтез компонентов. Эта энергия включает в себя как само соединение аминокислот в белки, так и проверку синтезированных материалов на наличие ошибок, замену дефектных белков и транспортировку компонентов к клеткам. Эти затраты различаются между видами и могут определять, насколько быстро или медленно растет организм.
Почему это важно для старения?
Чем больше энергии тратится на создание каждой единицы биоматериала, тем больше организм инвестирует в качество этих материалов, что может замедлить процесс старения. Животные с большими затратами на биосинтез имеют высококачественные, но дорогие биоматериалы, требующие больше энергии для создания и поддержания, однако изнашиваются медленнее.
Пример: обнаженные землекопы и мыши
Возьмем для примера обнаженного землекопа и обычную мышь одинакового размера. Землекоп имеет в три раза более высокую биосинтетическую стоимость, чем мышь. При этом он живет до 30 лет, тогда как мышь - всего 2-3 года. Эти показатели демонстрируют, что земляной землекоп вкладывает больше энергии в создание тканей высокого качества, которые обеспечивают ему более долгую жизнь.
Влияние ошибок в синтезе белков
Старение можно рассматривать как результат накопления ошибок в биоматериалах организма. Белки, которые синтезируются в организме, часто имеют ошибки, и эти ошибки снижают их функциональность, что со временем приводит к старению клеток и тканей. У видов, которые имеют высокие энергетические затраты на синтез белков, белки обычно синтезируются с меньшими ошибками, и организм чаще заменяет дефектные белки новыми.
Ключевые выводы исследования
Мои исследования показывают, что животные, которые инвестируют больше энергии в создание более качественных биоматериалов, в целом живут дольше. Это объясняет, почему среди разных видов существуют различия в продолжительности жизни даже при одинаковой массе тела. Кроме того, результаты исследования могут быть использованы для изучения влияния развития организма человека на здоровье и продолжительность жизни.
