93 316 09 12 ccs@upf.edu

L’envelliment és un punt cec en la selecció natural

set. 21, 2020 | Comunicación científica, Destacat

Per què hem d’envellir? Per què ens hem de morir? Estes preguntes han estat un dels grans reptes de la humanitat. Ho podem veure amb les religions, que han creat diferents justificacions per a la mort; o amb la gran quantitat de llegendes sobre una Font de la Joventut.

No podem explicar què és l’envelliment sense recórrer al concepte d’evolució. Tal i com va dir el genetista Theodore Dobzhansky: “Res en biologia té sentit excepte a la llum de l’evolució”.

 

Una etapa a l’ombra de la selecció natural

“The Strength of Age” By Philippe Leone © Unsplash | CC BY 4.0

 El mecanisme bàsic amb el qual actua l’evolució per fer canvis en els organismes s’anomena selecció natural: les diferents característiques que presenten els individus d’una mateixa espècie definiran la seua probabilitat de reproduir-se i sobreviure, provocant que els caràcters vagen adaptant-se al medi on viuen. És a dir, les espècies tractaran de preservar els trets dels individus que afavorisquen la seua supervivència. Si la selecció tracta de garantir la reproducció i la supervivència de les espècies, per què continua existint la mort? I la vellesa, que aparentment no comporta cap benefici?

La resposta és simple: està fora de les capacitats de les espècies evitar la seua mort1. L’explicació, però, necessita un poc més de detall. Fixem-nos a la natura: la causa de mort de la gran majoria dels organismes és totalment aliena a ells mateixos. Es pot deure a predadors, infecciones per patògens o inclús accidents. És el que es coneix com a mortalitat extrínseca. Esta mortalitat establirà un primer període en la vida d’una espècie on la gran majoria tenen altes possibilitats de trobar-se vius i, per tant, on centraran l’etapa reproductiva.

Hem d’entendre que els recursos de què disposem per a viure són limitats: n’adquirim una certa quantitat i l’hem de distribuir segons les nostres necessitats, havent-hi un compromís entre el manteniment del cos i la reproducció2. Si ho dediquem tot a què el nostre cos dure molts anys, els recursos per a reproduir-se seran menors. I viceversa.

Per culpa del compromís, com a solució intel·ligent, centrem els recursos per a la reproducció en el primer període de la vida, on la majoria encara estarem vius. Així ens assegurem de passar els nostres gens als descendents. Una vegada passe este període, el cos ja no està preparat per a la supervivència. És com si haguérem fet un sprint i l’envelliment fóra el cos cansat i esgotat que ens queda després. A més, la majoria dels individus ja s’hauran reproduït i, per tant, la força de la selecció natural es redueix dràsticament. Medawar, Haldane i Williams, a la segona meitat del segle XX, van ser els primers a definir esta idea, juntament amb models matemàtics3.

El teu cos està preparat per a ser el millor un cert nombre d’anys. Una vegada has superat l’edat reproductiva, a l’evolució ja no li importa el que et passe. És per això que quedem a la deriva en una època que es coneix com a envelliment. Es podria resumir tot amb les següents paraules d’Arcadi Navarro (professor investigador del ICREA-UPF): “La selecció natural prefereix joves sans, encara que el preu a pagar siguen adults malalts”. Si volem trobar la Font de la Joventut, haurem de discutir-ho amb l’evolució.

 

MORT CEL·LULAR PROGRAMADA o APOPTOSI – Les màquines de l’autodestrucció

Un cas curiós relacionat amb la mort és l’apoptosi. Este és un procés que tenim a l’interior de les nostres cèl·lules que provoca la seua destrucció des de dins. Encara que parega perjudicial, l’apoptosi és necessària per a la nostra vida. Per exemple, permet que organismes multicel·lulars com nosaltres puguen “castigar” les cèl·lules que es rebel·len de la seua funció específica, garantit el correcte funcionament coordinat de tot el cos. Esta rebel·lió la coneixem com càncer. Davant d’una cèl·lula potencialment cancerosa s’activa un sistema de control que desencadena l’apoptosi i destrueix l’amenaça4.

En quin moment hem pogut obtenir una maquinària que causa la nostra pròpia mort? El més fascinant de la resposta és que el seu origen s’ubica quan solament hi havia éssers unicel·lulars, la qual cosa implica que l’apoptosi matava l’única cèl·lula de la que disposaven. El fitoplàncton són organismes unicel·lulars que viuen en colònies i que ja estaven fa 2800 milions d’anys. Ells van captar la maquinària per a l’apoptosi dels virus que els infectaven. Encara que fóra una ferramenta dels virus contra ells, les cèl·lules van saber aprofitar-ho i utilitzar-ho en la seua contra. Quan les cèl·lules eren infectades, activaven l’apoptosi i s’autodestruïen, carregant-se als virus del seu interior. D’esta forma, evitaven que s’estengueren per tota la colònia5. Com diu Espriu al seu poema La pell de brau: “A vegades és necessari i forçós que un home mori per un poble, però mai ha de morir tot un poble per un home sol.

 

 

El que realment significa fer-se vells

El rerefons evolutiu que hem vist explica l’existència d’un envelliment pel que fa a individus sencers. Però, que està passant al nostre interior? De quina forma envelleixen les cèl·lules del nostre cos?

Una de les teories més acceptades per a explicar l’envelliment cel·lular és l’acumulació de mutacions. Al llarg de la nostra vida, les cèl·lules van dividint-se per formar-ne de noves. Durant el procés, copien el seu material genètic i de vegades poden generar-se errors. La majoria d’ells solen ser detectats i revertits d’alguna forma. Però quan s’arriba a l’envelliment, tots els errors que hagen pogut establir-se s’hauran emmagatzemat i suposaran un risc per a la cèl·lula6. 

Si vols conèixer l’altra teoria que explica l’envelliment juntament amb l’acumulació de mutacions, pots consultar aquí.

 

 

El compte enrere cap a la senescència 

A la imatge es poden observar les regions dels telòmers (rosa) als extrems dels cromosomes.”Telomeres on a chromosome” © AJC1 | CC BY-SA 4.0

 Una de les causes d’envelliment més estudiades està relacionada amb els telòmers. Estos són els extrems de l’ADN que conforma els cromosomes i la seua funció és essencial, ja que protegeixen a la resta de material genètic de ser degradat.

 La maquinària de reparació podria confondre l’extrem d’un cromosoma amb un tall a l’ADN i tractaria de reparar-lo. Per evitar que ocórrega el que fan els telòmers és plegar la cadena d’ADN formant un cercle per tancar-la, ocultant així l’extrem. Amb cada replicació, els telòmers van escurçant-se degut al propi mecanisme de replicació, que deixa una de les cadenes inacabada. Quan els telòmers arriben a nivells crítics de llargària, la cèl·lula activa uns senyals per evitar que esta es dividisca més7. Els telòmers és un clar exemple de la teoria d’acumulació d’errors que hi ha al llarg de la nostra vida i que acaba perjudicant el nostre cos en la vellesa.

 

Hi ha una proteïna, la telomerassa, que té la funció d’allargar els telòmers. Però la telomerassa solament es troba en determinats tipus cel·lulars (com a les cèl·lules mare). Per què no totes les cèl·lules del nostre cos disposen d’ella? La raó és que l’escurçament dels telòmers té la seua part beneficiosa també: és una barrera de control contra el càncer. El càncer és una malaltia associada amb l’edat, ja que la seua freqüència s’incrementa amb l’envelliment. Per tal que apareguen tumors, cal que s’acumulen certs errors a l’ADN en una mateixa cèl·lula. Per disminuir la probabilitat d’esta acumulació, les cèl·lules tenen esta “barrera” telomèrica que limita les seues divisions. Aleshores, un preu a pagar per evitar el càncer és fer-se vells.

 

Un estudi molt recent del 2019 ha comprovat com el ritme amb que s’escurcen els telòmers pot ser utilitzat per a predir l’esperança de vida8. Abans, es pensava que era la longitud inicial dels telòmers el que permetia calcular-ho.

 

 

Dis-me que menges i et diré quant vius

“Friends eating lunch in diner” – By Dan Gold © Unsplash | CC BY 4.0

 Hi ha molts estudis realitzats per veure la relació que existeix entre la ingesta i l’envelliment. La senyalització que s’activa a les cèl·lules quan ingerim aliments està relacionada amb el nostre metabolisme i, per tant, als canvis que pugen ocórrer al nostre cos. Si s’incrementen estos senyals, es podria arribar a accelerar l’envelliment. Però el més interessant és el cas contrari…

S’ha vist que si es redueix la ingesta calòrica en ratolins, sense arribar a nivells de malnutrició, es pot prolongar l’esperança de vida fins en un 60%. El mateix passa en moltes espècies més, com en mosques de la fruita o llevats. A més, no sols prolonga la longevitat, també s’ha vist que en els micos vells es disminueix el risc de diabetis o malalties cardiovasculars9.

Per tractar d’imitar la prolongació de la longevitat, s’han estudiat els senyals que ocorren a les cèl·lules quan ingerim nutrients. Una d’elles, i molt important, és l’activació d’un gen anomenat TOR (de l’anglès target of rapamicine). Reduir la seua acció pot arribar a prolongar la mitjana de vida en els ratolins estudiats. Ho fa protegint-los contra el càncer o posposant la degeneració pròpia del cos durant l’envelliment10.

Es podria pensar que si s’eliminara TOR totalment obtindríem molts beneficis, però este gen és clau per a moltes reaccions que ocorren al nostre cos, com al desenvolupament. S’han estudiat inhibidors de TOR, com és la rapamicina, que administrats en el moment oportú, podrien implicar també este augment en la longevitat. Encara que és prompte, ja que la rapamicina té efectes no desitjats, com ara la degeneració testicular11.

Sinó… Sempre tenim l’opció de reduir la nostra ingesta per viure més temps. Però segurament molts no estaríem disposats a fer este sacrifici.

 

 

Conclusions

Hem vist que l’envelliment no és altra cosa que un efecte secundari de l’evolució. L’únic que li interessa és tindre joves el més aptes possibles per a reproduir-se. Per això, els individus més vells queden amagats a la seua ombra.

Més concretament, l’envelliment significa un escurçament de telòmers i una alteració en la senyalització de la ingesta. Però hi ha moltes més causes al darrere12. L’envelliment és el conjunt dels deterioraments que van ocorrent a la cèl·lula i que en cert moment acabaran manifestant-se. 

Hui en dia la medicina tracta de remeiar cada mal que sorgeix a causa de la vellesa, com ara l’artritis, la demència o la diabetis. Però per a aconseguir-ho realment haurem d’eliminar de soca-rel el problema. Haurem de guanyar-li la partida a l’evolució.

 

 

Elisa Albiñana

 

 

 

 

 

Per a saber-ne més

  • Si vols saber més sobre l’envelliment de la mà de María A. Blasco, directora del Centre Nacional d’Investigacions Oncològiques, en esta entrevista respon les preguntes que més ens fem sobre el tema.
  • Si t’ha resultat interessant la mort cel·lular programada, pots obtenir una visió més àmplia sobre l’origen de la mort en este article de la revista Nature.
  • Este article t’ajudarà a comprendre millor els compromisos evolutius que hi ha per a garantir la reproducció i la supervivència dels organismes.
  • A banda, este vídeo del projecte europeu HEIRRI (de l’anglès Higher Education Institutions and Responsible Research and Innovation) realitzat pel CCS-UPF, fa que t’adones de les implicacions socials i econòmiques que pot tindre la recerca científica.

 

 

Referències

  1. Fabian, D. & Flatt, T. (2011)The Evolution of Aging. Nature Education Knowledge 3(10):9
  2. Rose, M. R., Burke, M. K., Shahrestani, P., & Mueller, L. D. (2008). Evolution of ageing since Darwin. Journal of genetics, 87(4), 363.
  3. Maklakov, A. A., & Immler, S. (2016). The expensive germline and the evolution of ageing. Current Biology, 26(13), R577-R586.
  4. Rich, T., Allen, R. L., & Wyllie, A. H. (2000). Defying death after DNA damage. Nature, 407(6805), 777-783.
  5. Lane, N. 2008 Origins of Death. Nature 453, 583-585.
  6. Hoeijmakers, J. H. (2009). DNA damage, aging, and cancer. New England Journal of Medicine, 361(15), 1475-1485.
  7. Shay, J. W. (2016). Role of telomeres and telomerase in aging and cancer. Cancer discovery, 6(6), 584-593.
  8. Whittemore, K., Vera, E., Martínez-Nevado, E., Sanpera, C., & Blasco, M. A. (2019). Telomere shortening rate predicts species life span. Proceedings of the National Academy of Sciences, 116(30), 15122-15127.
  9. Fontana, L., Partridge, L., & Longo, V. D. (2010). Extending healthy life span—from yeast to humans. science, 328(5976), 321-326.
  10. Harrison, D. E., Strong, R., Sharp, Z. D., Nelson, J. F., Astle, C. M., Flurkey, K., … & Pahor, M. (2009). Rapamycin fed late in life extends lifespan in genetically heterogeneous mice. nature, 460(7253), 392-395.
  11. Wilkinson, J. E., Burmeister, L., Brooks, S. V., Chan, C. C., Friedline, S., Harrison, D. E., … & Woodward, M. A. (2012). Rapamycin slows aging in mice. Aging cell, 11(4), 675-682.
  12. López-Otín, C., Blasco, M. A., Partridge, L., Serrano, M., & Kroemer, G. (2013). The hallmarks of aging. Cell, 153(6), 1194-1217.

 

 


Este blog cuenta con la colaboración de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología – Ministerio de Ciencia e Innovación