-->

Proč existuje stárnutí? Demografická teorie stárnutí

Stárnutí a anti-aging je fenomén který, hýbe odpradávna společností. Přesto věda nedokázala přijít s vysvětlující teorií . Skutečnost je taková, že u lidí dochází procesy stárnutí k cílené autodestrukci, nikoliv k opotřebení nebo vysílení. V principu stejné autodestrukci jako u jiných živočišných druhů, ze stejných tj. demografických důvodů.

700

Lukáš Neterda

15:51 17.06.2018

Stárnutí vnímáme především jako úbytek plodnosti a zvyšování pravděpodobnosti smrti. Z pohledu převládajícího neoDarwinismu je to nepochybně klesající fitness.

Je možné, aby tělo mělo záměrný kód autodestrukce? Mohla by se taková vlastnost evolučně udržet, přesto, že je pro jedince fatálním hendikepem?

Podle konvenčně chápané neoDarwinistické evoluce zaměřené na zdatnost jedince to možné není, podle počítačových modelů to možné i pravděpodobné je. Je evidentní, že mnohé druhy živočichů i rostlin umírají ihned po rozmnožení. Takováto náhlá smrt je prokazatelně programována, není dána opotřebením. S konceptem cíleně programovatelné smrti nebo stárnutí (postupná ztráta fitness) je neoDarwinismus neslučitelný, proto se hledají důvody proč tento proces není záměrný. Náhlou programovou smrt, může ještě neoDarwinismus odůvodnit vyčerpáním jedince a nulovou možností přežití. To ale neplatí o chobotnici, které zarostou ústa a umře hlady. Ani náhodou se nejedná o opotřebení. Problematický je i (záměrný) koncept stárnutí, kdy dochází k postupné ztrátě fitness jedince.

Antagonistická pleitropie

V současnosti nejvlivnější teorie stárnutí tzv. antagonistická pleitropie. Předpokládá, že geny, které pomáhají v rané fázi života jsou destruktivní později. To neplatí hned ze dvou důvodů. Za prvé by musel existovat nějaký časově proměnný důvod, proč jsou jednou geny prospěšné a jindy škodlivé. Za druhé tělo běžně vypíná a zapíná geny, takže vypnout později ty „škodlivé“ by nebyl problém. I pokusy na octomilkách platnost antagonistické pleitropie přímo vyvrací. Věda ví, že antagonistická pleitropie není ideální, ale pokud nechce připustit skupinové evoluční teorie a opustit neoDarwinizmus nic lepšího nemá.

Opotřebení, akumulace poškození DNA, rate of living teorie

Tyto teorie přičítají stárnutí akumulaci poškození, nebo opotřebení. S tím je v přímém rozporu fakt, že intenzivní pohyb výrazně prodlužuje život (zejména na zvířecích modelech). Při pohybu dochází k obrovské tvorbě volných radikálů a celkovému poškození, které tělo musí opravovat. Akumulace poškození DNA rovněž není příčina stárnutí, protože k největšímu dělení a aktivitě DNA dochází při růstu, kde se žádné stárnoucí degenerace neprojevují. Teorie rate of living byla improvizace vysvětlující pozitivní vliv omezení příjmu potravy na délku života, naopak ale pozitivní vliv pohybu nebo chladu i u teplokrevných živočichů tuto teorii vyvrací.

Jiné faktory

Zkracování telomér je pouze průvodní mechanizmus, nikoliv příčina stárnutí, stejně jako postupná ztráta citlivosti na inzulin, hormonální změny, vyčerpání kmenových buněk, poškození kyslíkovými radikály a jiné jevy.

Jak stárnou jiné živočišné a rostlinné druhy?

Evoluce dokáže s délkou života udělat prakticky cokoliv. Mnoho stromů žije velmi dlouho, nebo nejeví známky stárnutí ve smyslu poklesu fertility a zvýšené pravděpodobnosti smrti, i u některých živočichů dokonce fertilita s věkem roste a pravděpodobnost smrti klesá (krabi, velké škeble), jinde živočich zemře krátce po rozmnožení, některé druhy přežívají výrazně svoji fertilitu, aniž by se staraly o potomstvo, jinde existuje výrazný rozdíl v délce života mezi blízkými živočichy (myš, netopýr). To je další ranou pro teorie postavené na opotřebení, protože je pravděpodobné, že příbuzní a srovnatelně velcí živočichové mají podobné ochranné mechanizmy. Přesto například netopýr žije řádově déle než myš, navíc se velmi intenzivním letem více opotřebovává.

Jak je stárnutí prospěšné pro společenství?

Modelovat situaci, kdy neexistuje stárnutí a populační dynamiku pro živočichy, jde podle Lotka–Volterra diferenciálních rovnic. Dokud by bylo dost potravin, populace by dynamicky rostla. Pak by zkonzumovala zdroje potravy, vypukl by apokalyptický hladomor a nastal drastický populační pád. Tento pád by přitom byl tak dramatický, že by mohl dostat populaci na hranici vyhynutí nebo dokonce za ni. To se mnohým druhům mnohokrát v historii evoluce stalo, proto se vyvinul a fixoval mechanizmus stárnutí. Jeho účelem je rozložit úmrtí v čase tak, aby nedocházelo k dramatickým hladomorům, kdy bude populace jako celek kriticky ohrožena. Může sice existovat námitka, že při takovém hladomoru obyčejně celý druh nevyhyne a většinou tak ani nejsou řešení těchto diferenciálních rovnic prezentovány, nicméně pohyby jsou natolik divoké, že vyhynout může a pokud se cyklus růst-hladomor několikrát opakuje, je vyhynutí pravděpodobné. Apokalyptický by tento hladomor byl zejména v tom, že pokud by nikdo nestárl, jedinci by byli v získávání a boji o potravu srovnatelně zdatní a to by více vyčerpávalo i ty přeživší. Způsob jak si hrát s rovnicemi pomocí excelu je popsán zde (německy).

Dynamika populace podle modelu Lotka-Volterra

Na grafu zde a v záhlaví je vyznačen průběh populace pomocí dynamiky kořist – predátor, kdy za kořist si můžeme dosadit potravní kapacitu ekosystému.

Příklad stárnutí stromů

Stromy si vyrábějí vlastni potravu, nemohou si vlastním přemnožením zničit ekosystém, takže u nich nehrozí hladomor a dynamika vymírání, kterou popisuje soustava Lotka–Volterra diferenciálních rovnic. Proto jsou známé stromy, které žijí několik tisíc let. Některé stromy v pravém slova smyslu nestárnou.

Přežívání reprodukčního období je extrémní oříšek pro neoDarwinismus

To platí zejména u druhů, které se nestarají o potomstvo. Existuje přežívání reprodukčního období života nejen u lidí, kde to lze vysvětlit starostí o potomstvo, ale stejný jev je možné pozorovat i u živočichů, kteří se o potomky nestarají. Například u lidí ztrátu plodnosti v dospělosti (ženy) současná věda odůvodňuje teorií reprodukčního konfliktu (starost o vnoučata), která není platná, protože evolučně větší přínos by mělo rození dalších dětí. U druhů, které se o potomstvo nestarají, navíc teorii reprodukčního konfliktu ani nelze formulovat, přitom se dá předpokládat, že důvod přežívání reprodukčního období je pro lidi stejný jako pro tyto živočichy. Konvenční teorie tyto jevy vysvětlit nedokážou, ale pro demografickou teorii to není vůbec žádný problém. Stále žijící starší poznamenaní procesem stárnutí a nerozmnožující se jedinci představují stabilizační populační prvek, který brání nejdramatičtějším hladomorům. Pokud totiž nastane nedostatek potravy, zemřou jako první a ochrání potomstvo před hladomorem.

Stárnutí a evolvability (schopnost se vyvíjet)

Další příčinou stárnutí může být snaha o zvýšení adaptačních schopností populace, její obměnou a rekombinací. Taková myšlenka je také v rozporu s neoDarwinismem, protože nemaximalizuje fitness jedince. Vyvinout se ale může, jak ukazuje zmíněná práce nebo známější a pozdější práce. Zde už je jen krok k úvaze že by se zde velmi hodil Lamarckistický mechanizmus dědičnosti. Proč by se skupinově fungující evoluce zbavovala jedince, který se osvědčil a zahazovala zcela jeho adaptační zkušenosti. Jak víme zcela je nezahazuje. Stárnutí a smrt je vlastně výhoda, protože vaše vrozené nedostatky můžete pomocí potomstva kompenzovat.

Proč funguje cvičení, půst a chlad (a jiné věci)?

Demografická teorie stárnutí jako jediná perfektně předvídá a vysvětluje hormetický efekt. Tělo dočasně přeruší auto destrukční proces stárnutí, pokud cítí, že vlivem vnějších podmínek (hlad, chlad, námaha - cvičení) je v populaci dostatečná úmrtnost, takže nehrozí kataklyzmatický hladomor vlivem přelidnění a je možné žít déle. Tedy cvičení, půst a chlad nepůsobí blahodárně přímo, ale nepřímo pomocí signalizace, díky které dochází k superkompenzaci. Protože tedy za drtivou většinu pozitivních efektů cvičení a půstu je zodpovědná čistě signalizace tělu, že k něčemu takovému dochází, nikoliv činnost jako taková, jsou ve vývoji látky, které jde nazvat jako „exercise mimicker“, „CR mimicker“.V praxi by to znamenalo, že bychom nemuseli vůbec cvičit, ale stejně bychom sklízeli plody cvičení, protože ty paradoxně nepocházejí od pohybu jako takového, ale od signalizace.

Demografická teorie stárnutí naprosto přehazuje výzkumné priority

Místo opravování následků autodestrukce, což je současné medicínské paradigma, by bylo nepochybně účelnější přenastavit vnitřní hodiny organizmu. Opravdu se tímto směrem začínají přesměrovávat aktivity a finanční prostředky, pokud Česká Republika bude trend ignorovat hrozí úplná ztráta konkurenceschopnosti v oboru. Velmi ucelený zdroj materiálů je blog Joshe Mitteldorfa.

Teorie stárnutí je i obrovské politické téma

Spolu s Lamarckistickým mechanizmem v evoluci zasahuje demografická teorie stárnutí samotnou podstatu politiky, což je definice a vztah jedince v rámci společnosti. Individualistické a liberalistické pojetí jedince je ve světle těchto poznatků neudržitelné.

Energie - potraviny - dlouhý život

Vystupuje zde také příčinná osa (neomezená) energie - potraviny - dlouhý život . To znamená, že podmínkou k dlouhému životu je dostatek energie, resp. osvojení si prakticky neomezených energetických zdrojů (množivé reaktory a jiné technologie), z toho vyplývá dostatek potravin (zamezení hladomorů) a pak teprve je možné zapojit postupy na „oklamání“ vnitřních hodin těla. Mohl by to být proces, který bude trvat maximálně několik desítek let, jak odhaduje například Josh Mitteldorf, vzhledem k dosavadním znalostem to zní reálně.

Další výsledek, který by si z toho každý volič měl odnést je ten, že by stát neměl sledovat HDP, ale potravinovou soběstačnost a vnější hranice a vojenskou sílu.

Závěr

  • Stárnutí je cíleně naprogramovaný jev, který především zamezuje riziku vyhynutí vlivem prudké oscilace populace, popsané pomocí Lotka–Volterra rovnic. Sekundární cíl je podpora schopnosti se dále vyvíjet a generovat stále adaptabilnější populaci.
  • Jediné spolehlivé metody jak stárnutí zpomalit, jsou ty situace, které navozují tělu dojem všeobecného strádání, tj. kalorická restrikce, cvičení, chlad.
  • Libovolná poškození jdou opravit a nemusela by se kumulovat.
  • Je nesporné, že v těle existuje mnoho vnitřních hodin a má povědomí o stáří a spouští adekvátní programy ve vhodný čas.
  • Demografická teorie stárnutí není nic nového objevila se v 19.století, ale s rychlou adaptací Darwinizmu byla opuštěna.
  • Současné biologie a medicína vytvořila jakousi syntézu neoDarwinizmus, ta ale bude muset být revidována ve světle poznatků o skupinovém vlivu na evoluci (simulace zde), Lanarckistické dědičnosti a demografické teorii stárnutí.

Související články

Další články
  • Proč existuje stárnutí? Demografická teorie stárnutí

    Stárnutí a anti-aging je fenomén který, hýbe odpradávna společností. Přesto věda nedokázala přijít s vysvětlující teorií . Skutečnost je taková, že u lidí dochází procesy stárnutí k cílené autodestrukci, nikoliv k opotřebení nebo vysílení. V principu stejné autodestrukci jako u jiných živočišných druhů, ze stejných tj. demografických důvodů.

    Stárnutí vnímáme především jako úbytek plodnosti a zvyšování pravděpodobnosti smrti. Z pohledu převládajícího neoDarwinismu je to nepochybně klesající fitness.

    Je možné, aby tělo mělo záměrný kód autodestrukce? Mohla by se taková vlastnost evolučně udržet, přesto, že je pro jedince fatálním hendikepem?

    Podle konvenčně chápané neoDarwinistické evoluce zaměřené na zdatnost jedince to možné není, podle počítačových modelů to možné i pravděpodobné je. Je evidentní, že mnohé druhy živočichů i rostlin umírají ihned po rozmnožení. Takováto náhlá smrt je prokazatelně programována, není dána opotřebením. S konceptem cíleně programovatelné smrti nebo stárnutí (postupná ztráta fitness) je neoDarwinismus neslučitelný, proto se hledají důvody proč tento proces není záměrný. Náhlou programovou smrt, může ještě neoDarwinismus odůvodnit vyčerpáním jedince a nulovou možností přežití. To ale neplatí o chobotnici, které zarostou ústa a umře hlady. Ani náhodou se nejedná o opotřebení. Problematický je i (záměrný) koncept stárnutí, kdy dochází k postupné ztrátě fitness jedince.

    Antagonistická pleitropie

    V současnosti nejvlivnější teorie stárnutí tzv. antagonistická pleitropie. Předpokládá, že geny, které pomáhají v rané fázi života jsou destruktivní později. To neplatí hned ze dvou důvodů. Za prvé by musel existovat nějaký časově proměnný důvod, proč jsou jednou geny prospěšné a jindy škodlivé. Za druhé tělo běžně vypíná a zapíná geny, takže vypnout později ty „škodlivé“ by nebyl problém. I pokusy na octomilkách platnost antagonistické pleitropie přímo vyvrací. Věda ví, že antagonistická pleitropie není ideální, ale pokud nechce připustit skupinové evoluční teorie a opustit neoDarwinizmus nic lepšího nemá.

    Opotřebení, akumulace poškození DNA, rate of living teorie

    Tyto teorie přičítají stárnutí akumulaci poškození, nebo opotřebení. S tím je v přímém rozporu fakt, že intenzivní pohyb výrazně prodlužuje život (zejména na zvířecích modelech). Při pohybu dochází k obrovské tvorbě volných radikálů a celkovému poškození, které tělo musí opravovat. Akumulace poškození DNA rovněž není příčina stárnutí, protože k největšímu dělení a aktivitě DNA dochází při růstu, kde se žádné stárnoucí degenerace neprojevují. Teorie rate of living byla improvizace vysvětlující pozitivní vliv omezení příjmu potravy na délku života, naopak ale pozitivní vliv pohybu nebo chladu i u teplokrevných živočichů tuto teorii vyvrací.

    Jiné faktory

    Zkracování telomér je pouze průvodní mechanizmus, nikoliv příčina stárnutí, stejně jako postupná ztráta citlivosti na inzulin, hormonální změny, vyčerpání kmenových buněk, poškození kyslíkovými radikály a jiné jevy.

    Jak stárnou jiné živočišné a rostlinné druhy?

    Evoluce dokáže s délkou života udělat prakticky cokoliv. Mnoho stromů žije velmi dlouho, nebo nejeví známky stárnutí ve smyslu poklesu fertility a zvýšené pravděpodobnosti smrti, i u některých živočichů dokonce fertilita s věkem roste a pravděpodobnost smrti klesá (krabi, velké škeble), jinde živočich zemře krátce po rozmnožení, některé druhy přežívají výrazně svoji fertilitu, aniž by se staraly o potomstvo, jinde existuje výrazný rozdíl v délce života mezi blízkými živočichy (myš, netopýr). To je další ranou pro teorie postavené na opotřebení, protože je pravděpodobné, že příbuzní a srovnatelně velcí živočichové mají podobné ochranné mechanizmy. Přesto například netopýr žije řádově déle než myš, navíc se velmi intenzivním letem více opotřebovává.

    Jak je stárnutí prospěšné pro společenství?

    Modelovat situaci, kdy neexistuje stárnutí a populační dynamiku pro živočichy, jde podle Lotka–Volterra diferenciálních rovnic. Dokud by bylo dost potravin, populace by dynamicky rostla. Pak by zkonzumovala zdroje potravy, vypukl by apokalyptický hladomor a nastal drastický populační pád. Tento pád by přitom byl tak dramatický, že by mohl dostat populaci na hranici vyhynutí nebo dokonce za ni. To se mnohým druhům mnohokrát v historii evoluce stalo, proto se vyvinul a fixoval mechanizmus stárnutí. Jeho účelem je rozložit úmrtí v čase tak, aby nedocházelo k dramatickým hladomorům, kdy bude populace jako celek kriticky ohrožena. Může sice existovat námitka, že při takovém hladomoru obyčejně celý druh nevyhyne a většinou tak ani nejsou řešení těchto diferenciálních rovnic prezentovány, nicméně pohyby jsou natolik divoké, že vyhynout může a pokud se cyklus růst-hladomor několikrát opakuje, je vyhynutí pravděpodobné. Apokalyptický by tento hladomor byl zejména v tom, že pokud by nikdo nestárl, jedinci by byli v získávání a boji o potravu srovnatelně zdatní a to by více vyčerpávalo i ty přeživší. Způsob jak si hrát s rovnicemi pomocí excelu je popsán zde (německy).

    Dynamika populace podle modelu Lotka-Volterra

    Na grafu zde a v záhlaví je vyznačen průběh populace pomocí dynamiky kořist – predátor, kdy za kořist si můžeme dosadit potravní kapacitu ekosystému.

    Příklad stárnutí stromů

    Stromy si vyrábějí vlastni potravu, nemohou si vlastním přemnožením zničit ekosystém, takže u nich nehrozí hladomor a dynamika vymírání, kterou popisuje soustava Lotka–Volterra diferenciálních rovnic. Proto jsou známé stromy, které žijí několik tisíc let. Některé stromy v pravém slova smyslu nestárnou.

    Přežívání reprodukčního období je extrémní oříšek pro neoDarwinismus

    To platí zejména u druhů, které se nestarají o potomstvo. Existuje přežívání reprodukčního období života nejen u lidí, kde to lze vysvětlit starostí o potomstvo, ale stejný jev je možné pozorovat i u živočichů, kteří se o potomky nestarají. Například u lidí ztrátu plodnosti v dospělosti (ženy) současná věda odůvodňuje teorií reprodukčního konfliktu (starost o vnoučata), která není platná, protože evolučně větší přínos by mělo rození dalších dětí. U druhů, které se o potomstvo nestarají, navíc teorii reprodukčního konfliktu ani nelze formulovat, přitom se dá předpokládat, že důvod přežívání reprodukčního období je pro lidi stejný jako pro tyto živočichy. Konvenční teorie tyto jevy vysvětlit nedokážou, ale pro demografickou teorii to není vůbec žádný problém. Stále žijící starší poznamenaní procesem stárnutí a nerozmnožující se jedinci představují stabilizační populační prvek, který brání nejdramatičtějším hladomorům. Pokud totiž nastane nedostatek potravy, zemřou jako první a ochrání potomstvo před hladomorem.

    Stárnutí a evolvability (schopnost se vyvíjet)

    Další příčinou stárnutí může být snaha o zvýšení adaptačních schopností populace, její obměnou a rekombinací. Taková myšlenka je také v rozporu s neoDarwinismem, protože nemaximalizuje fitness jedince. Vyvinout se ale může, jak ukazuje zmíněná práce nebo známější a pozdější práce. Zde už je jen krok k úvaze že by se zde velmi hodil Lamarckistický mechanizmus dědičnosti. Proč by se skupinově fungující evoluce zbavovala jedince, který se osvědčil a zahazovala zcela jeho adaptační zkušenosti. Jak víme zcela je nezahazuje. Stárnutí a smrt je vlastně výhoda, protože vaše vrozené nedostatky můžete pomocí potomstva kompenzovat.

    Proč funguje cvičení, půst a chlad (a jiné věci)?

    Demografická teorie stárnutí jako jediná perfektně předvídá a vysvětluje hormetický efekt. Tělo dočasně přeruší auto destrukční proces stárnutí, pokud cítí, že vlivem vnějších podmínek (hlad, chlad, námaha - cvičení) je v populaci dostatečná úmrtnost, takže nehrozí kataklyzmatický hladomor vlivem přelidnění a je možné žít déle. Tedy cvičení, půst a chlad nepůsobí blahodárně přímo, ale nepřímo pomocí signalizace, díky které dochází k superkompenzaci. Protože tedy za drtivou většinu pozitivních efektů cvičení a půstu je zodpovědná čistě signalizace tělu, že k něčemu takovému dochází, nikoliv činnost jako taková, jsou ve vývoji látky, které jde nazvat jako „exercise mimicker“, „CR mimicker“.V praxi by to znamenalo, že bychom nemuseli vůbec cvičit, ale stejně bychom sklízeli plody cvičení, protože ty paradoxně nepocházejí od pohybu jako takového, ale od signalizace.

    Demografická teorie stárnutí naprosto přehazuje výzkumné priority

    Místo opravování následků autodestrukce, což je současné medicínské paradigma, by bylo nepochybně účelnější přenastavit vnitřní hodiny organizmu. Opravdu se tímto směrem začínají přesměrovávat aktivity a finanční prostředky, pokud Česká Republika bude trend ignorovat hrozí úplná ztráta konkurenceschopnosti v oboru. Velmi ucelený zdroj materiálů je blog Joshe Mitteldorfa.

    Teorie stárnutí je i obrovské politické téma

    Spolu s Lamarckistickým mechanizmem v evoluci zasahuje demografická teorie stárnutí samotnou podstatu politiky, což je definice a vztah jedince v rámci společnosti. Individualistické a liberalistické pojetí jedince je ve světle těchto poznatků neudržitelné.

    Energie - potraviny - dlouhý život

    Vystupuje zde také příčinná osa (neomezená) energie - potraviny - dlouhý život . To znamená, že podmínkou k dlouhému životu je dostatek energie, resp. osvojení si prakticky neomezených energetických zdrojů (množivé reaktory a jiné technologie), z toho vyplývá dostatek potravin (zamezení hladomorů) a pak teprve je možné zapojit postupy na „oklamání“ vnitřních hodin těla. Mohl by to být proces, který bude trvat maximálně několik desítek let, jak odhaduje například Josh Mitteldorf, vzhledem k dosavadním znalostem to zní reálně.

    Další výsledek, který by si z toho každý volič měl odnést je ten, že by stát neměl sledovat HDP, ale potravinovou soběstačnost a vnější hranice a vojenskou sílu.

    Závěr

    • Stárnutí je cíleně naprogramovaný jev, který především zamezuje riziku vyhynutí vlivem prudké oscilace populace, popsané pomocí Lotka–Volterra rovnic. Sekundární cíl je podpora schopnosti se dále vyvíjet a generovat stále adaptabilnější populaci.
    • Jediné spolehlivé metody jak stárnutí zpomalit, jsou ty situace, které navozují tělu dojem všeobecného strádání, tj. kalorická restrikce, cvičení, chlad.
    • Libovolná poškození jdou opravit a nemusela by se kumulovat.
    • Je nesporné, že v těle existuje mnoho vnitřních hodin a má povědomí o stáří a spouští adekvátní programy ve vhodný čas.
    • Demografická teorie stárnutí není nic nového objevila se v 19.století, ale s rychlou adaptací Darwinizmu byla opuštěna.
    • Současné biologie a medicína vytvořila jakousi syntézu neoDarwinizmus, ta ale bude muset být revidována ve světle poznatků o skupinovém vlivu na evoluci (simulace zde), Lanarckistické dědičnosti a demografické teorii stárnutí.
    700
    Expert

    Lukáš Neterda

    15:51 17.06.2018