Pandora's Pillbox: L'antica ricerca per vite più lunghe

Fonte: cartone originale di Alexandra Martin

Il romanzo di Aldous Huxley del 1939 After many a Summer Dies the Swan ritrae il magnate di Hollywood Jo Stoyte, 60 anni e terrorizzato dalla prospettiva della morte. Stoyte impegna il dott. Sigmund Obispo, medico personale, per indagare sulla longevità e alla fine si recano in Inghilterra per vedere il quinto conte di Gonister, 201 anni. Il lato positivo è che Gonister ha raggiunto l'immortalità inghiottendo le budella delle carpe; il rovescio della medaglia è la sua condizione di scimmione. Stoyte vuole comunque il trattamento. La satira di Huxley attinge a speranze millenarie per vite più lunghe e forse persino l'immortalità. Ma quali sono le realtà biologiche?

Prime percezioni della durata della vita umana

Le sette età della donna di Hans Baldung Grien (1544).

Fonte: dominio pubblico, tramite Wikimedia Commons. Ubicazione: Museum der bildenden Künste, Lipsia, Germania

L'Antico Testamento della Bibbia cristiana offre tre versioni della longevità umana. Adam e gli altri patriarchi hanno vissuto per circa nove secoli, i Salmi 90:10 definiscono la battuta considerevolmente inferiore con "sessant'anni e dieci", mentre Genesi 6: 3 si trova tra: "Il mio spirito non rimarrà nei mortali per sempre, perché sono carne; i loro giorni saranno centoventi. "A parte i patriarchi biblici, una ragione di tale disparità è la confusione tra la sopravvivenza media e massima. Molto probabilmente, la maggior parte delle persone nel vicino Oriente biblico morì prima del 70, mentre il 120 fu vicino al massimo.

Il numero sette è stato un tema ricorrente nei ritratti della vita umana. Un primo esempio è il capolavoro di Hans Baldung Grien, Seven Ages of Woman . Shakespeare's As You Like Fornisce una controparte maschile, con il nobiluomo scontento Jaques che elenca "sette età dell'uomo": infante, scolaro, amante, soldato, giustizia, pantheon, seconda infanzia. La biologia moderna riconosce anche sette, anche se piuttosto diversi, stadi: l'infanzia, la prima infanzia, la tarda infanzia, la gioventù, l'adolescenza, l'età adulta e la vecchiaia.

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Sette stadi della durata della vita umana basati su indicatori biologici.

Fonte: illustrazione originale prodotta dall'autore, con inserti della prima figura.

La longevità umana è limitata?

Alcuni ricercatori hanno concluso che la durata della vita umana ha un limite superiore fisso, mentre altri hanno dedotto che la sua lunghezza massima può essere aumentata. L'aumento globale dell'aspettativa di vita nel corso del ventesimo secolo ha convinto molti che la durata della vita umana è illimitata. Nel 2000, la ricerca dettagliata di John Wilmoth e colleghi dimostrò che in Svezia l'età massima alla morte aumentava da 101 anni nel 1860 a 108 durante gli anni '90. La maggior parte di tale incremento è attribuibile alla riduzione della mortalità per le persone oltre i 70 anni. Wilmoth e colleghi hanno concluso che "la riduzione del tasso di mortalità nelle età più datate … sembra destinata a continuare e potrebbe estendere ulteriormente i limiti della longevità umana raggiunta".

Un'interpretazione opposta, sostenuta in particolare da Jay Olshansky e Bruce Carnes nel loro libro del 2001 The Quest for Immortality , è che la longevità umana ha un limite biologico fisso. Propongono che un certo livello di mortalità inerente rimanga anche se riduciamo radicalmente o eliminiamo tutte le cause esterne. Una ragione per questo punto di vista divergente è la differenza tra la massima durata di vita raggiunta in qualsiasi momento e il massimo possibile. I progressi tecnologici e medici hanno permesso all'aspettativa di vita media di crescere costantemente nelle nazioni sviluppate. Ma la massima longevità possibile è aumentata in tandem?

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Sondaggio del limite superiore

Nel loro documento del 2000, Wilmoth e colleghi hanno dimostrato che la durata massima dichiarata è aumentata progressivamente nel corso dei 130 anni coperti. Tuttavia, i registri indicano solo la durata della vita più lunga raggiunta in un anno, non la massima longevità possibile. Applicando la modellizzazione matematica ai piani di vita 1950-2005 per le donne svedesi, i ricercatori Byung Mook Weon e Jung Ho Je hanno successivamente stimato la massima longevità possibile. I loro risultati, riferiti nel 2009, indicano un limite massimo di circa 125 anni. Hanno anche calcolato che nelle popolazioni industrializzate moderne la probabilità di sopravvivenza è ora prossima al suo massimo.

Queste stime teoriche hanno appena ricevuto un supporto empirico da un'analisi globale dei dati demografici di Xiao Dong e colleghi. Schemi sorprendentemente simili in 40 paesi e territori mostrano un costante aumento della percentuale di individui che sopravvivono oltre 70. Tuttavia, Dong e colleghi hanno costantemente riscontrato che il tasso di miglioramento della sopravvivenza raggiunge i 100 anni e poi diminuisce. L'età alla morte per gli individui più anziani del mondo produce un risultato simile: essendo aumentata rapidamente tra il 1970 e il 1995, si è poi stabilizzata a circa 115. Gli autori hanno concluso: "I nostri risultati suggeriscono fortemente che la durata massima della vita umana è fissa e soggetta a vincoli naturali “.

Perché non siamo immortali?

Gli sforzi per estendere la durata della vita umana culminano in una ricerca di immortalità. Woody Allen racchiudeva le speranze di molti: "Non voglio raggiungere l'immortalità attraverso il mio lavoro. Voglio realizzarlo non morendo. "Senescenza e morte sono fatti apparentemente ineluttabili dell'esistenza umana. Ma perché non siamo immortali? Il libro Un mistero irrisolto della biologia di Peter Medawar del 1952 ha affrontato questo problema fondamentale, che attende ancora una soluzione. Vari altri organismi si propagano continuamente e sono potenzialmente immortali. Gli individui possono soccombere ai predatori o alle malattie ma non muoiono mai di vecchiaia. Quindi è sconcertante il motivo per cui gli umani e molti altri animali a molti cellulari non sopravvivono indefinitamente.

Una visione semplicistica è che la senescenza è la conseguenza inevitabile di usura accumulata. Come notò George Williams in un saggio documento del 1957, ciò deriva da una facile analogia con gli artefatti umani disintegrati. A differenza delle lavatrici, tuttavia, gli organismi viventi hanno meccanismi di autoriparazione. Quindi perché il deterioramento dovrebbe essere inevitabile? Williams ha proposto che l'evoluzione abbia costruito la senescenza nella nostra composizione genetica.

Le teorie dell'invecchiamento si dividono in due grandi categorie. Le teorie di errore si basano sull'accumulo casuale di danni ai tessuti del corpo. Altre teorie, al contrario, si basano sul concetto che l'invecchiamento è stato pre-programmato dall'evoluzione. La regolazione mediante orologi biologici per tutta la durata della vita è attribuita ai cambiamenti nell'espressione dei sistemi genetici che regolano la manutenzione, la riparazione e la difesa. Un principio centrale è che la selezione naturale dovrebbe generalmente indebolirsi con l'età. L'invecchiamento potrebbe essersi evoluto perché cause esterne della mortalità in gran parte casuali – in particolare predazione, malattia e morte accidentale – riducono gradualmente la probabilità che un individuo rimanga in vita. Poiché le cause esterne della mortalità alla fine uccidono, indipendentemente dalle risorse impegnate nella riparazione fisica, l'invecchiamento avviene come sottoprodotto dell'investimento nell'allevamento piuttosto che nel mantenimento. La teoria dell'invecchiamento "soma monouso" di Tom Kirkwood propone che la mortalità pre-programmata rifletta la riduzione dei costi energetici di regolazione degli errori nelle cellule. È stato particolarmente colpito dal fatto che le cellule di fibroblasti umani coltivate hanno una durata di vita limitata, limitata a circa 60 divisioni cellulari. Inoltre, la sopravvivenza delle cellule in coltura diminuisce con l'età del donatore, indicando che un orologio interno è andato ticchettando.

Trama grafica della massima durata della vita contro il peso corporeo per 110 specie di primati. Si noti che esiste una tendenza generale per le specie più grandi di vivere più a lungo, ma che gli esseri umani hanno una durata della vita insolitamente lunga per le loro dimensioni corporee.

Fonte: grafico originale prodotto dall'autore.

Una previsione verificabile

Una visione alternativa favorita da Peter Medawar è che le mutazioni deleterie tardive possono accumularsi perché la selezione contro di loro è debole. Si consideri una popolazione di individui potenzialmente immortali la cui fertilità non diminuisce nel tempo. Alcuni individui saranno comunque eliminati a causa di fattori come la predazione e la malattia. I rischi di mortalità esterna sono presenti per tutta la vita e cumulativi, quindi le classi di età più anziana contengono meno sopravvissuti. I gruppi di giovani generazioni danno quindi un maggiore contributo alla prossima generazione. La selezione contro le mutazioni deleterie che entrano in gioco tardi nella vita, che interessano relativamente pochi individui più anziani, sarà debole, quindi potrebbero diventare più prevalenti nel tempo. Un netto vantaggio della teoria di Medawar è questa previsione verificabile: le specie naturalmente soggette a elevati livelli di mortalità per cause esterne dovrebbero invecchiare più rapidamente e morire più giovani. La relazione predetta tra mortalità e durata della vita si trova in effetti dopo aver preso in considerazione le dimensioni corporee. Rispetto agli altri mammiferi, i primati hanno una durata di vita considerevolmente lunga, probabilmente perché le loro tipiche abitudini di vita degli alberi riducono la mortalità. Di conseguenza, la durata della vita umana insolitamente lunga indica che siamo biologicamente adattati per mortalità particolarmente bassa.

Grafico che mostra la relazione tra età al primo allevamento e aspettativa di vita per le popolazioni naturali di 25 specie di mammiferi. (I valori relativi mostrati sono stati corretti per il ridimensionamento in base alle dimensioni del corpo.)

Fonte: adattato da una figura di Harvey & Zammuto (2006).

Modelli di storia della vita

Una vita umana non è solo una fila di pietre miliari tra nascita e morte. In tutti i mammiferi, la capacità di allevamento complessiva è determinata da un modello di caratteristiche che i biologi evolutivi chiamano erroneamente una "strategia della storia della vita". Per qualsiasi specie, il tasso intrinseco di aumento naturale – l'esito delle caratteristiche della storia della vita – è un indicatore chiave della capacità riproduttiva. Una di queste caratteristiche, la longevità, non è facilmente documentabile in condizioni naturali, quindi i biologi usano il valore massimo osservato in cattività. Nei mammiferi, l'aspettativa di vita media è generalmente di circa la metà della longevità massima.

Grafico grafico dell'aspettativa di vita media rispetto alla durata massima derivata da dati di riproduzione in cattività per 27 specie di mammiferi. Si noti che esiste una relazione piuttosto stretta e che l'aspettativa di vita è in genere circa la metà della longevità massima.

Fonte: adattato da una figura di Kohler et al. (2006).

A prima vista, è probabile che la selezione naturale dovrebbe sempre massimizzare la capacità di riproduzione. Ma c'è una differenza cruciale tra successo riproduttivo potenziale ed effettivo. Studi comparativi hanno invece rivelato che la capacità di riproduzione e la durata della vita sono entrambe adattate per adattarsi ai livelli di mortalità naturale. E non c'è motivo per cui gli umani dovrebbero essere un'eccezione.

Prospettive future

Vari investigatori stanno esplorando attivamente modi per estendere la durata della vita umana. Esperimenti di laboratorio con modelli animali hanno dimostrato che ciò è tecnicamente fattibile. Ma questo è un approccio a una via per un complesso problema biologico, e i potenziali effetti collaterali (anche se non includono la regressione a una condizione simile a una scimmia) sono stati a malapena considerati. Inoltre, la mera estensione della longevità senza accompagnare miglioramenti nella qualità della vita ha poco senso. Questo è il motivo per cui i demografi ora considerano "un'aspettativa di vita senza disabilità", il numero medio di anni che un individuo dovrebbe vivere senza disabilità se gli schemi attuali continueranno ad essere applicati. Per gli umani, l'immortalità è quasi certamente fuori questione. L'estensione effettiva della durata massima è un obiettivo potenziale ma elusivo. Ma il ringiovanimento è perfettamente possibile, come indicato da interessanti nuove ricerche sulla soppressione selettiva delle cellule senescenti con anticorpi monoclonali AGE. Io, per esempio, mi accontenterò felicemente per il ringiovanimento.

Riferimenti

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Kirkwood, TBL & Austad, SN (2000) Perché invecchiamo? Nature 408 : 233-238.

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Wilmoth, JR, Deegan, LJ, Hundström, H. & Horiuchi, S. (2000) Aumento della durata massima della vita in Svezia, 1861-1999. Science 289 : 2366-2368.