L'invecchiamento non è un fatto inevitabile della vita: molti animali hanno già trovato un modo per ritardare il momento della morte. I loro suggerimenti possono aiutarci a vivere una vita lunga e sana. Ad esempio, almeno fino a duecento anni. Puoi immaginare questo? Sono.
Solo 30 anni dopo la pubblicazione di Moby Dick, un gruppo di balenieri dell'Alaska ha tentato di tenere a freno il proprio gigante oceanico. Il loro obiettivo era il maschio della balena della prua, il secondo mammifero più grande della Terra.
Questa specie è rinomata per la sua incredibile longevità: secondo il folklore Inuit, queste balene vivono "due vite umane" e sono anche liberate dagli arpioni grazie alla loro immensa forza.
Questi balenieri erano armati con le ultime tecnologie, in particolare una "bomba lancia" che esplode all'impatto per perforare uno spesso strato di olio di balena. Tuttavia, questo non era sufficiente per sconfiggere la balena. Tre frammenti di lancia lo colpirono al fianco, ma - come Moby Dick - si liberò e se ne andò con ferite solo superficiali.
La balena ha continuato a vagare senza essere catturata per altri 120 anni, fino al 2007, quando un gruppo di baleniere lo ha finalmente catturato. Ha anche trovato frammenti della stessa lancia rimasta nell'olio di balena.
Secondo varie stime, queste balene vivono per almeno 150 anni e forse fino a 210 anni. A parte la pelle leggermente rugosa, il grasso in eccesso e le cicatrici da battaglia, le balene mostrano sorprendentemente pochi effetti negativi da una lunga vita. Il che, a sua volta, è di grande interesse per i medici che studiano l'invecchiamento.
"Vivono molto più a lungo degli umani, ma vivono allo stato brado senza andare da un medico o godere dei benefici della società umana", afferma João Pedro de Magalhaes dell'Università di Liverpool. "Quindi, devono essere naturalmente protetti dalle malattie della vecchiaia".
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Studiando queste balene e altre creature estremamente longeve, de Magalhaes e colleghi sperano di poter trovare nuovi farmaci che rallenteranno allo stesso modo il decadimento del corpo umano e ritarderanno la morte.
"L'invecchiamento è un mistero, sappiamo relativamente poco dei processi biologici ad esso associati e rimane la causa principale della sofferenza e della morte nel mondo moderno", afferma de Magalhaes. "Se potessimo rimandare anche solo per un po ', sarebbe un miracolo senza precedenti per una persona".
Vadim Gladyshev dell'Università di Harvard è d'accordo con lui. “Questo è un problema biologico critico, poiché la maggior parte delle malattie croniche umane derivano dall'invecchiamento. La scienza biomedica è organizzata per concentrarsi su malattie specifiche come il cancro, l'Alzheimer o il diabete ", afferma. "Ma se rimandi l'invecchiamento, puoi rimandare anche tutte le malattie ad esso associate."
Una varietà di fattori è associata all'invecchiamento. In primo luogo, l'ambiente: nessuno può vivere in una bolla, quindi il nostro DNA e altra ingegneria molecolare vengono lentamente danneggiati da sostanze chimiche nocive o radiazioni. Sebbene le nostre cellule abbiano gli strumenti per riparare, alla fine la distruzione diventa troppo estesa, porta a mutazioni e le cellule crescono in tumori.
Potremmo anche risolvere problemi con il nostro metabolismo: proprio come le stufe devono essere pulite regolarmente, le nostre cellule generano molti rifiuti man mano che l'energia viene bruciata. I rifiuti si accumulano nel tempo e possono interrompere importanti processi biologici. "La quantità di danni si accumula e il corpo non è in grado di farvi fronte", afferma Gladyshev.
Infine, il corpo si trova ad affrontare i problemi della rigenerazione degli organi: ogni cromosoma ha alle estremità un fascio di DNA chiamato telomeri, che si comportano come punte di plastica sui lacci per evitare che si diffondano.
Il telomero si accorcia ogni volta che la cellula si divide, finché alla fine diventa così corto che la cellula non funziona correttamente o muore. Con questo risultato, diventiamo vulnerabili a varie malattie.
Serraglio di Matusalemme
Tutte le indicazioni indicano che una forza irresistibile ci spinge verso la morte, ma diverse prove suggeriscono che ci sono freni che possono rallentare questo processo. Ad esempio, un comune farmaco per diabetici, la metformina, può rallentare leggermente l'invecchiamento nei topi.
E un semplice cambiamento in un gene coinvolto nel metabolismo cellulare degli anellidi può prolungarne notevolmente la vita; e mentre è improbabile che gli stessi cambiamenti aiutino organismi più complessi, tutto ciò suggerisce che l'invecchiamento è abbastanza gestibile. "L'invecchiamento è sorprendentemente flessibile e gestibile", afferma de Magalhaes.
Scienziati come Magalhaes e Gladyshev stanno cercando altri candidati, usando veri mafusailisti come leader (Methuselah è il personaggio biblico più longevo).
Solo tra i mammiferi l'aspettativa di vita è molto diversa, dai toporagni, che vivono non più di sei mesi, alle balene, che vivono più di duecento anni. Per qualche ragione, la selezione naturale ha spinto alcune creature a sviluppare i propri elisir di lunga vita.
"La metformina allunga un po 'la vita dei topi, ma quando si osservano creature diverse, la capacità della selezione naturale di aumentare la longevità è molto più potente", afferma de Magalhaes. "Molto probabilmente svilupperanno altri meccanismi di prolungamento della vita, resistendo al cancro e ad altre malattie legate all'età".
E ognuno di loro può migliorare la nostra medicina. Oppure, come osserva Gladyshev, “la natura cambia continuamente l'aspettativa di vita, l'unica domanda è come lo fa. Possiamo essere guidati da questo meccanico, allungando così la vita delle persone?"
Le creature più interessanti sono tra i centenari speciali; specie specifiche possono sopravvivere, a quanto pare, anche ai parenti più stretti. E non sono sempre maestosi come la balena della balena.
Con la sua pelle rugosa e senza peli, la talpa nuda non sembra affatto un bambino su un poster di promozione della salute, ma vive fino a 30 anni, molto più dei 2-3 anni che i topi normali possono permettersi.
Inoltre, il ratto talpa nudo è estremamente resistente al cancro: non è stato identificato un solo caso di cancro in migliaia di singoli ratti talpa studiati in laboratorio. Anche quando sono stati immersi in forti agenti cancerogeni, sono rimasti immuni al cancro.
Ciò può essere parzialmente spiegato dal fatto che le loro cellule smettono di crescere quando diventano troppo dense: questo meccanismo arresta la moltiplicazione del tumore e prende il controllo della crescita. E sembra derivare da una versione particolarmente "pesante" di una sostanza chimica nota come acido ialuronico.
Questa molecola fa parte dell'impalcatura che circonda la gabbia e potrebbe essere stata inizialmente coinvolta nello sviluppo dell'elasticità della pelle della talpa nuda per renderlo più facile da spremere attraverso le tane strette.
Oggi sembra essere parte di un sistema di segnalazione che impedisce alle cellule di proliferare in modo incontrollabile. In altre parole, anche se la mutazione consente la formazione di un tumore, lo ialurone interrompe il suo ulteriore sviluppo.
Gladyshev ha anche studiato il pipistrello di Brandt, una minuscola creatura che vive da oltre 40 anni nonostante pesi poco più di un cubetto di zucchero raffinato. "Considerando le sue dimensioni, questo è il caso più estremo", afferma Gladyshev.
Ha trovato mutazioni insolite intorno ai recettori dei topi che mediano la crescita ormonale e il fattore di crescita simile all'insulina, cambiamenti che potrebbero portarci a pensare a come controllare il metabolismo negli animali, limitando i danni che di solito si verificano con l'età.
La balena da record coglierà tali indizi? Le enormi dimensioni della balena - 20 metri di lunghezza e fino a centinaia di tonnellate di peso - creano alcuni problemi unici di interesse per biologi come Magalhaes e Gladyshev. Ad esempio, se le sue cellule bruciassero energia alla stessa velocità delle cellule dei topi, il calore in eccesso farebbe bollire l'acqua circostante, quindi l'evoluzione ha prodotto un metabolismo lento e una bassa temperatura corporea nella balena.
Un corpo così enorme ti espone anche a un enorme rischio di cancro, grazie alla semplice matematica: più cellule hai, maggiori sono le possibilità che tu sviluppi mutazioni dannose. (In effetti, uno studio ha persino scoperto che le persone alte hanno leggermente più probabilità di sviluppare il cancro rispetto alle persone basse, per questo motivo.)
E il problema peggiora se vivi più a lungo, sperimenta "più divisione cellulare, quindi le possibilità di cancro aumentano drasticamente", afferma Leonard Nanny dell'Università della California, Riverside, che studia l'evoluzione del cancro.
Zoo immortale
Le creature possono vivere per sempre?
La balenottera comune può vivere più di due secoli, rendendola il mammifero più antico. Ma come si confronta con altri tipi di organismi? Uno studio sui semi del pino bristlecone, che vive fino a 4.700 anni, non ha rivelato alcuna specifica mutazione cellulare che potrebbe essersi sviluppata nel tempo.
Gli animali coloniali come i coralli possono vivere per oltre 4.000 anni. Ma i singoli polipi non dureranno più di pochi anni.
La vongola da miniera è considerata l'animale solitario più antico. Questo fegato lungo oceanico aveva 507 anni quando i biologi lo recuperarono dalle acque costiere vicino all'Islanda nel 2006.
Sulla base del tasso umano di sviluppo del cancro, tutte le grandi balene dovrebbero essere coperte di tumori prima della nascita, ma continuano a vivere e vivere. Questo fatto è noto come il "paradosso di Peto" e suggerisce che le balene, come i topi talpa nudi, hanno astuti trucchi evolutivi per far fronte a mutazioni dannose.
Se li metti nel contesto di altri animali, vivranno davvero a lungo. Devono avere alcuni meccanismi di soppressione della crescita dei tumori, che noi non abbiamo.
Sono questi meccanismi, e molto altro, che Magalhaes sta cercando di trovare scrutando nel genoma della balena. Inizialmente, ha provato a sperimentare con il tessuto. E alla fine ha trovato una squadra che aveva già stretto legami con i cacciatori Inuit.
Per preservare le loro tradizioni, le comunità indigene intorno all'Artico catturano e uccidono un numero limitato di balene della prua ogni anno. Sebbene inizialmente sospettosi degli estranei, i cacciatori alla fine acconsentirono ad aiutare gli scienziati a prendere parte del tessuto dalla preda.
Anche dopo aver raccolto il materiale, il gruppo ha dovuto affrontare lo straordinario compito del sequenziamento genetico. Dato l'enorme volume di dati, il compito era simile a tagliare centinaia o migliaia di copie di Moby Dicks e quindi disporre le singole sequenze in un ordine significativo.
Il risultato è stato una serie di scoperte che potrebbero aprire la strada alla medicina futura. Gli scienziati hanno riscontrato un particolare interesse per i cambiamenti in un gene chiamato ERCC1. Questo gene è noto per la codifica di strumenti molecolari in grado di riparare piccole sezioni di un genoma danneggiato. Sembra che una mutazione nelle balene arcuate sia andata oltre e potrebbe impedire l'accumulo di mutazioni dannose che causano il cancro.
Gli scienziati hanno anche scoperto cambiamenti nel gene PCNA, che è coinvolto nella proliferazione cellulare. Codifica per una proteina che agisce come una sorta di morsetto che collega le macchine molecolari che attivano la replicazione del DNA. Le balene bowhead hanno regioni duplicate di questo gene e le loro mutazioni sembrano aiutare a interagire con altre parti dello strumento di riparazione del DNA.
Gli scienziati hanno suggerito che questo cambiamento potrebbe provocare la crescita cellulare senza i danni che si verificano nel corso degli anni. Considerando altri importanti adattamenti, questo potrebbe aiutare le balene a ridurre lo stress cellulare, che a sua volta potrebbe portare a una lunga vita dei mammiferi.
Un segno di longevità
Dall'altra parte dell'Atlantico, ad Harvard, Gladyshev ha recentemente svolto il suo studio sul "trascrittoma" delle balene arcuate; non solo studiando i geni, ma anche studiando la loro attività. Se vedi che alcuni geni sono particolarmente attivi, sai che possono anche svolgere un ruolo importante nell'invecchiamento. Lo scienziato ha trovato gli stessi tipi di cambiamenti nel sistema di segnalazione dell'insulina che ha notato nei pipistrelli di Brandt.
“Forse è così che cambia l'assetto metabolico delle cellule, che in qualche modo diventano longeve. Tuttavia, questi risultati richiedono un'analisi attenta ". I risultati portano a "un segno di longevità", secondo lo scienziato, e quindi possono essere utilizzati in ulteriori ricerche.
Questi risultati hanno attirato l'attenzione di figure chiave della medicina. Francis Collins, direttore del National Institutes of Health degli Stati Uniti, è rimasto colpito, scrivendo che il lavoro di Gladyshev ci porta "proprio sulla soglia di nuove scoperte sulla vita sana e lunga".
Oltre questa soglia, possiamo scoprire molti modi possibili per migliorare il nostro trattamento. Gladyshev sostiene che potremmo vedere se qualche tipo di dieta o esercizio fisico può aiutare il nostro corpo a sviluppare una durata di vita simile a quella di una balena.
Ad esempio, alcuni hanno affermato che il digiuno, o "restrizione calorica", rallenta il processo di invecchiamento e sarebbe interessante confrontare i cambiamenti metabolici per vedere se assomigliano a quelli che consentono alle balene di vivere così a lungo. In questo senso, le balene potrebbero essere le nostre guide per una vita lunga e felice.
Inoltre, queste creature longeve potrebbero ispirarci per trattamenti più radicali. Il primo passo, dice de Magalhaes, sarà quello di far crescere tessuto umano con mutazioni osservate nelle balene, nel pipistrello di Brandt e nella talpa nuda.
"Se cambiamo le proteine umane per assomigliare agli animali, possiamo vedere cambiamenti nel DNA", dice. "E vorrei prendere i geni della balenottera comune e inserirli nei topi per vedere se vivono più a lungo."
Dopo questi test iniziali, il prossimo ostacolo sarà trovare un modo per creare gli stessi cambiamenti in un corpo umano estremamente complesso, magari con farmaci che imitano gli effetti genetici.
In alcuni casi, organismi come il lievito possono essere modificati geneticamente per far crescere le proteine di interesse in grandi tini che si auto-purificheranno per uso umano, oppure si possono trovare farmaci che imitano questi effetti.
In futuro, la terapia genica potrebbe persino permetterci di riparare il DNA delle persone viventi; potremmo prendere in prestito mutazioni genetiche dalle balene che producono da milioni di anni. Dati i recenti progressi nella terapia genica, "non c'è motivo di pensare che ciò sia impossibile".
Ovviamente, la cosa più difficile è avanti. Sebbene siamo relativamente strettamente correlati da una prospettiva evolutiva, ciò che funziona per la balena o per la talpa nuda può funzionare in modo limitato o per niente per il corpo umano.
"È sempre possibile trovare modi diversi in cui diversi organismi sopprimono il cancro, ma non è possibile sapere in anticipo se saranno utili dal punto di vista terapeutico", afferma Nanni.
La risposta naturale al cancro è stata sviluppata attraverso un "processo felice", in cui una soluzione unica derivava dalle circostanze uniche di ogni singolo organismo. Con tutto questo, accoglie un nuovo approccio alla ricerca di soluzioni nella natura.
"Penso che i biologi del cancro stiano iniziando a capire che incorporare idee evolutive sarà uno sforzo proficuo".
De Magalhaes e Gladyshev non si fanno illusioni sulla complessità del percorso, ma non perdono la speranza. "La storia è piena di affermazioni di esperti che pensavano che alcune cose fossero impossibili e finirono per essere sbagliate", dice de Magalhaes.
Pensa allo stato della medicina 120 anni fa, quando alcune delle balene della prua di oggi erano solo bambini. All'epoca, le infezioni potenzialmente letali erano all'ordine del giorno. Oggi gli antibiotici vengono utilizzati per trattarli con successo.
In definitiva, de Magalhaes vede l'invecchiamento come la malattia definitiva, una malattia che può essere curata da sola.
"Non stiamo solo estendendo il periodo di degrado", dice. "Vogliamo che i settantenni abbiano la salute dei cinquantenni: questo è l'obiettivo".
Forse nel 2120 guarderemo indietro con meraviglia ai primi passi verso questo obiettivo.
