Islanninsimpukka voi elää satoja vuosia. Kuva: Hans Hillewaert / Wikimedia Commons

 

Tiedämme tarkkaan mitä ihmiselle tapahtuu vanhetessaan: miten eri elimet muuttuvat, kuinka solujen perimä mutatoituu ja altistaa meidät syöville, miten suorituskykymme heikkenee ja miten ihminen lopulta kuolee. Itse kuoleman määrittely on vaikeaa, mutta tiedämme mitkä muutokset liittyvät siirtymään elävästä kuolleeksi. Perimmäinen kysymys on kuitenkin vielä vastaamatta: miksi ihminen vanhenee?

Biologeilla on joukko erilaisia vastauksia, jotka eivät ole toisensa poissulkevia.  Nämä selitykset koskevat erilaisia biologisia tasoja, joten ne ovat toisiaan täydentäviä vastauksia vanhenemisen miksi-kysymykseen. Osa selityksistä viittaa solutason tapahtumiin ja toiset taas evolutionaarisiin selityksiin.

Solutasolla vanheminen tapahtuu monin tavoin. Tiukin solujen jakautumiskykyä määrittävä raja on perimän telomeerien lyheneminen: jokaisessa solun jakautumisessa kromosomien päässä oleva telomeerialue lyhenee hieman. Näin ollen solut pystyvät jakautumaan vain rajallisen määrän kertoja. Solujen jakautuminen ei ole myöskään turvallista toimintaa: solun jakautuminen vaatii DNA:n kopioimisen ja jokaisella kerralla kun DNA:ta kopioidaan, siihen voi kertyä virheitä eli mutaatioita. Samoin solujen ikääntyessä ympäristön vaikutuksesta perimään kertyy mutaatioita, jotka saattavat estää solujen normaalin toiminnan. Siksi eliöillä on monia keinoja, kuten ohjelmoitu solukuolema, poistaa vanhenevat ja siksi vaarallisiksi muotoutuvat solut.

Evolutiivisia eliön elinkaarta koskevia selityksiä vanhenemiselle on runsas joukko. Suosituimpiin lukeutuu antagonistisen pleiotropian teoria. Pleiotropia tarkoittaa, että samat geenit vaikuttavat useaan eri ominaisuuteen, ja antagonismi tarkoittaa, että näiden ominaisuuksien välillä on jonkinlainen ristiriesa, trade-off. Jos joku geeni mahdollistaa tehokkaamman lisääntymisen nuorena, mutta vastaavasti edesauttaa vanhenemista, luonnonvalinta voi suosia geeniä ja se voi yleistyä populaatiossa. Esimerkiksi: BRCA-geenit ovat tärkeitä ylläpitogeenejä, joiden tietyt muodot saattavat lisätä naisten hedelmällisyyttä, mutta myöskin moninkertaistaa riskin saada rintasyöpä. Rintasyöpä kuitenkin usein ilmaantuu vasta lisääntymisiän jälkeen, joten luonnonvalinta tuolloin on heikompaa. Tämän teorian perusteella vanheneminen on hinta, jonka maksamme paremmasta lisääntymismenestyksestä nuorena.

Samansukuinen teoria on myös  mutaatioiden kertymisen teoria. Tämän taustana on ajatus, että muista syistä kuin vanhenemisesta – taudit, tapaturmat, saalistus ja niin edelleen - johtuva kuolleisuus tappaa niin paljon ihmisiä, että tietyn iän jälkeen yksilöitä on jäljellä enää hyvin vähän. Tällöin luonnonvalinta toimisi niin heikosti vanhoilla yksilöillä, ettei se poistaisi populaatiosta mutaatioita, jotka johtavat kuolemaan vanhalla iällä. Teoria siis väittää, että ihmiset elivät niin varhoin vanhaksi, ettei vanheneminen ollut varsinaisesti ongelma. Kääntäen tämä tarkoittaa, että nykyään ihmisen elämä on niin turvallista, että vanhenemisesta on tullut riesa.

Kolmas klassinen vanhenemisen teoria on kertakäyttöisen ruumiin teoria. Se kohdistuu lähinnä elämisen ympäristöllisiin rajoitteisiin: eliöiden pitää kasvaa, lisääntyä ja ylläpitää itseään. Koska ympäristö vaihtelee ja usein energian saatavuus on rajallista (esimerkiksi vuodenaikojen vaihtelun takia), eliöt eivät pysty kuluttamaan niin paljon energiaa oman kehonsa ylläpitoon kuin olisi tarpeen. Vanheneminen on siis tavallaan kyvyttömyyttä ylläpitää omaa ruumistaan.

Kaikkia näitä teorioita yhdistää ajatus siitä, että vanheneminen on jotain vahingossa tapahtuvaa, eikä sopeuma itsessään. Viime vuosina onkin syntynyt monia teorioita siitä kuinka vanheneminen voi olla sopeutuma. Nämä teoriat yleensä liittyvät ajatukseen, että vanheneminen voi olla tarkoituksellinen haaste eliöille, joka tehostaa evoluutiota. Samaan tapaan kuin soitimella urokset laitetaan järjestykseen, vanheneminen voi olla koko elämän mittainen valintapaine.

 

Ihminen ei ole ainutlaatuinen vanhenevien eläinten maailmassa: viime aikojen tutkimuksella on huomattu, että vanheneminen on yleinen piirre monilla eläimillä. Ihmisellä on kuitenkin omia mielenkiintoisuuksiaan, kuten naisten vaihdevuodet. Naisilla lisääntymiskyky loppuu ja he voivat elää vielä pitkään tämän jälkeenkin. Evoluutiobiologeilla on tietenkin useita ehdotuksia miksi näin käy, mutta ne lienevät oman blogitekstinsä aihe.

Vanheneminen kuitenkin tapahtuu ja voimme sille suhteellisen vähän. Vanheneminen myös etenee kuin juna. Aiemmin on ajateltu, että kuolleisuus hidastuu ihmisillä, jos he selviävät yli sadan vuoden iän. Tähän mennessä todistusaineisto ei tosin tue tätä ajatusta. Hyvin pitkäikäisten ihmisten vanheneminen on kuitenkin melko heikosti tunnettua, koska yli satavuotiaita on loppujen lopuksi melko vähän. Tulevina vuosina pystymme varmasti selvittämään tarkemmin tapahtuuko ihmisen kuolleisuudessa hidastumista erittäin vanhalla iällä ja mitkä tekijät vaikuttavat erityisen pitkään ikään.

 

Viimeisen parin kuukauden aikana on käyty laajaa debattia vanhenemisen rajoista. Joukko tutkijoita julkaisi Naturessa artikkelin, jossa he ehdottivat, että ihmisen vanhenemisella on tiukka yläraja: ihminen voi elää noin 115-vuotiaaksi, muttei tätä vanhemmaksi. Todistusaineistoksi he laskivat, miten ajan kuluessa vanhimpien ihmisten keski-ikä on muuttunut. 1900-luvun kuluessa vanhimpien ihmisten keski-ikä nousi jatkuvasti, mutta 90-luvun puolivälin jälkeen ihmisten saavuttama korkein elinikä ei ole enää noussut. Tutkijat ehdottivat, että ihmisen eliniän pitäminen on siis saavuttanut tasanteen. Saattaa siis olla, että ihminen kestää rakenteellisesti vain 115 vuotta ja tämän jälkeen kuolema on vääjämätön.

Vanhin tunnettu ihminen oli ranskalainen Jeanne Calment, joka kuoli vuonna 1997 saavutettuaan 122 vuoden kunnioitettavan iän. Tutkijoiden mielestä on epätodennäköistä, että hänen ennätystään rikotaan lähiaikoina.

Väite oli kuitenkin – kevyesti sanottuna – intohimoja herättävä ja monet tutkijat olivat tuloksesta jyrkästi eri  mieltä. Heidän mielestään lääketieteen kehitys voi painaa ihmisen elinikää vielä huomattavasti ylemmäs. Pienetkin lääketieteelliset keksinnöt voivat lisätä ihmisen elinikää ja näiden kertyminen puolestaan lisää ihmisten eliniän takarajaa.

Lisäksi tietenkin on olemassa vaihtoehto, että lääketieteellinen läpimurto poistaa kokonaan vanhemisen. Osa tutkijoista ajattelee, että nykyinen maksimi-ikä johtuu siitä, että osaamme hoitaa melko hyvin ihmisen tauteja, mutta emme osaa vielä hoitaa itse vanhenemista. Tulevaisuudessa voimme ehkä kohdistaa hoidon itse vanhenemiseen ja siten hidastaa ihmisen vanhenemisen ja ehkä jopa kääntää sen suunnan.

 

Biologi tietenkin siirtää katseensa eläimiin, jotka elävät pidempään kuin ihminen. Kasvit voivat elää huomattavasti pidempään kuin eläimet – esimerkiksi haapa voi olla käytännössä kuolematon – mutta ne ovat niin kaukaista sukua meille, että niiden vanheneminen on oma tarinansa.

Huikeimpia eläinkunnan ikääntyjiä on Turritopsis dohrinii, kuolematon meduusa. Kuten muutkin meduusat, tämän lajin yksilöt aloittavat elinkiertonsa toukkana, joka takertuu kiinni alustaan. Alustalla kiinni kasvava polyyppivaihe jakaantuu suvuttomasti ja vapauttaa uivia meduusoja. Nämä meduusat sitten lisääntyvät suvullisesti ja elinkierto voi jatkua. Turritopsis kuitenkin eroaa muista meduusoista siinä, että se voi aikuistuttuaan, siis muututtuaan meduusaksi, palata takaisin aikaisempaan tilaan, eli polyypiksi.

Tämä käänne tekee meduusasta kuolemattoman, koska se voi periaatteessa ikuisesti nuortua ja aikuistua. Se ei siis vanhene koskaan. Käytännössä meduusa on kuitenkin kuolevainen, sillä se voi kuolla jos esimerkiksi isompi eläin tulee ja syö sen.

Meduusan tutkimunen voi kuitenkin kertoa meille jotain ikääntymisestä. Meduusan ikääntymisen suunnan kääntö on loppujen lopuksi hyvin suoraviivaista: meduusa purkaa solujensa epigeneettisen säätelyn – siis käytännössä solujen erilaistumisen – ja palaa takaisin eräänlaiseksi kantasoluksi.

Kuolemattoman meduusan lisäksi on olemassa eläimiä, jotka ovat äärimmäisen hitaita ikääntyjiä. Vanhin tunnettu islanninsimpukka eli yli 500-vuotiaaksi. Kesällä uutisoitiin holkerista, Jäämerellä asustavasta haista, joka voi elää yli 400-vuotiaaksi. Kummallakin lajilla on huomattu joukko fysiologisia prosesseja, jotka mahdollistavat ikääntymisen. Jäämeren asukkien solujen peroksidaasiaktiivisuus on huomattavasti korkeampi kuin lämpimän alueen kaloilla. Tämä mahdollistaa vapaiden radikaalien aiheuttamien tuhojen rajoittamisen. Samaten solujen jakautumisessa tapahtuvien virheiden korjaaminen on näillä eliöillä tarkempaa kuin muilla. Vanhenemiseen voi selvästi siis myös sopeutua.

 

Ihmisen odotettavissa oleva elinikä tulee varmasti jatkamaan kasvua, mutta tuleeko korkein saavutettavissa oleva ikä nousemaan? Tähän emme vielä tiedä vastausta, koska emme tiedä riittävän hyvin mistä vanheneminen johtuu. Saattaa myös olla, että vanheneminen on niin syvällä rakenteessamme, että sen estäminen on toivotonta. Tai sitten on mahdollista, että joskus ihminen voi elää ikuisesti.

 

Kommentit (5)

Arija
Liittynyt1.4.2013
Viestejä12

Toisaalta yleensä nisäkkäät, jotka elävät vanhoiksi satsaavaat jälkeläistuotannon ja huolehtimisen laatuun.
Hiiret ja kanit, jotka elävätä vain tovin, lisääntyvät -kuin kanit.
Norsut ja ihmiset tuottavat vain muutaman poikasen naarasta kohti, edellisiin verrattuna.
Kun elinolosuhteet kehitysmaissa ovat parantuneet, samalla jälkeläistuotanto on kohtuullistunut, sillä useammat jäävät henkiin ja varakappaliden tuottaminen ei ole tarpeellista.

Karkea yleistävä havainto: mitä vanhemaksi elät, sitä vähemmän jälkeläisiä tuotat.
Onko kuolematon ihminen myös lapseton?

Tietämättömyys ei ole synti, sen hyväksyminen on.

Käyttäjä3475
Liittynyt4.1.2017
Viestejä3

3779: 80-luvulla eräs tunnettu japanilainen fyysikko (nimi unohtunut)  esitti artikkelissaan, että itseorganisoituvalla systeemillä on raja, jonka jälkeen se alkaa automaattisesti rappeutua. Tässä saattaisi olla itseorganisaatioilmiöön suuresti perustuvan eliönkin (kts. tutkija Tom Misteli) vanhenemisen selitys.

https://www.google.fi/#q=tom+misteli+self+organization+in+cells

HeLa-soluja viljellään kaikkialla maailmassa. Niitä käyttämällä on jo tehty yli 70 000 tutkimusta ja löydetty tuhansia lääkkeitä (esim. poliorokote). HeLa-solujen kromosomiluku poikkeaa hieman normaalista ja solut ovat jossain mielessä kuolemattomia. Jos näin on, minkä ehkä ymmärrän väärin, yksittäisen viljelmän ikä voi olla hyvin suuri

https://www.google.fi/#q=HeLa-solut+kuolemattomia

BCK
Liittynyt9.7.2010
Viestejä6960

Turritopsis dohrinii, kuolematon meduusa:

"Meduusan tutkimunen voi kuitenkin kertoa meille jotain ikääntymisestä. Meduusan ikääntymisen suunnan kääntö on loppujen lopuksi hyvin suoraviivaista: meduusa purkaa solujensa epigeneettisen säätelyn – siis käytännössä solujen erilaistumisen – ja palaa takaisin eräänlaiseksi kantasoluksi."

Vau. Siis eräänlainen biologinen kellon resetointi! Onkohan tiedossa miten tuo tapahtuu konkreettisesti? 

Tuomas Aivelo
Liittynyt3.1.2014
Viestejä206

BCK kirjoitti:
Turritopsis dohrinii, kuolematon meduusa:

"Meduusan tutkimunen voi kuitenkin kertoa meille jotain ikääntymisestä. Meduusan ikääntymisen suunnan kääntö on loppujen lopuksi hyvin suoraviivaista: meduusa purkaa solujensa epigeneettisen säätelyn – siis käytännössä solujen erilaistumisen – ja palaa takaisin eräänlaiseksi kantasoluksi."

Vau. Siis eräänlainen biologinen kellon resetointi! Onkohan tiedossa miten tuo tapahtuu konkreettisesti? 

Genetiikan tasolla toimintamekanismeja ei vielä tiedetä. Erilaiset stressireaktiot nähtävästi saavat tuon muutoksen käyntiin ja se voidaan esimerkiksi suolakäsittelyllä saada aikaan keinotekoisestikin. Nähtävästi se on luonnollinen suojamekanismi, kun ympäristö muuttuu epämiellyttäväksi.

Seuraa 

Kaiken takana on loinen

Tuomas Aivelo on ekologian ja evoluutiobiologian tutkijatohtori Helsingin yliopistossa. Hän karkaa arjestaan tutkimaan Helsingin viemärirottia, punkkeja ja metsämyyriä Alpeille, pohtimaan biologian oppimista tai ihan vain ihastelemaan loisia.

Teemat

Blogiarkisto

2017
Heinäkuu
2016
2015
2014