Un problema per Darwin: perché invecchiamo e moriamo piuttosto che vivere per sempre?

Cosa direbbe Darwin? È la domanda che chiedo prima quando cerco una risposta su qualsiasi cosa biologica. Chi sono io per discutere con Teodosio Grygorovych Dobzhansky che ha intitolato un famoso saggio: "Niente in biologia ha senso se non alla luce dell'evoluzione".

Tuttavia l'invecchiamento presenta un apparente paradosso per la teoria evolutiva. La premessa fondamentale dell'evoluzione – la selezione naturale – è che alcuni tratti apparentemente casuali sono più adatti per sopravvivere rispetto ad altri. Gli individui con quei tratti preferenziali sopravviveranno per trasmetterli alle nuove generazioni. Tra gli umani, l'acutezza mentale – la capacità di pianificare la caccia e la raccolta – e l'abilità fisica – la capacità di eseguire la caccia e la raccolta sono due dei tratti umani che con grande successo sono sopravvissuti e si sono evoluti.

Ma con l'invecchiamento arriva la demenza e la fragilità. Dov'è il vantaggio in questo?

Leonid A. Gavrilov e Natalia S. Gavrilova in "Teorie evoluzionistiche di
Invecchiamento e longevità "(The Scientific World Journal, 2002) chiedono in che modo l'evoluzione porta a" caratteristiche così bizzarre e dannose come la senescenza e le malattie degenerative della tarda età invece della giovinezza eterna e dell'immortalità. Come può accadere che, dopo aver compiuto il miracoloso successo che ci ha portato da una singola cellula al concepimento attraverso la nascita e poi alla maturità sessuale e all'età adulta produttiva … il programma di sviluppo formato dall'evoluzione biologica fallisce anche nel mantenere le realizzazioni del proprio lavoro? ”

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I Gavrilovs indicano un'altra stranezza evolutiva sull'invecchiamento. Ovviamente, l'invecchiamento avviene molto tempo dopo la vita necessaria per continuare la nostra specie – "oltre la portata della selezione naturale". Perché se la selezione naturale è – in qualche modo semplicistico – la lotta per riprodursi, quel lavoro viene fatto decenni prima degli effetti negativi di invecchiamento.

Anni fa, ho assistito a una conferenza del biologo evoluzionista Richard Levins in cui ha osservato che gli esseri umani devono avere un'aspettativa di vita di soli venticinque anni per assicurare la continuità della specie. Siamo ben attrezzati per riprodursi da adolescenti, e un'aspettativa di vita di venticinque anni ci ha lasciato con abbastanza giovani per trasmettere tutta la cultura necessaria per sopravvivere e evolversi nella pianura africana fino alla nostra attuale forma biologica. Non solo la vecchiaia, ma la mezza età sembra essere totalmente irrilevante per la sopravvivenza.

La co-scoperta della selezione naturale, Alfred Rusell Wallace, ipotizzò la "morte programmata" come spiegazione per l'invecchiamento, "… quando uno o più individui hanno fornito un numero sufficiente di successori essi stessi, come consumatori di cibo in costante aumento, sono un danno a quei successori. La selezione naturale li elimina quindi. "

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Questo mi ricorda il libro, il gioco e il film, "In tempo preso in prestito", in cui un uomo intrappola la morte su un albero. Ma viene a vedere le conseguenze del non morire – individui che soffrono di dolore non all'allevato e scarse risorse per tutti. Alla fine lascia la morte fuori dall'albero in modo che il ciclo della vita e della morte possa continuare.

Sfortunatamente, la teoria programmata della morte – che la morte ha un vantaggio competitivo per una specie se non un individuo – non sembra avere un sostegno empirico. Gli animali in cattività e gli esseri umani nella nostra moderna civiltà vivono molto più a lungo che in natura, quindi sembra che le vite naturali non siano abbastanza lunghe per la selezione della morte programmata nella vecchiaia.

L'invecchiamento presenta ciò che i Gavrilov chiamano un "problema di tempistica", poiché "Molte manifestazioni dell'invecchiamento si verificano dopo il periodo riproduttivo degli organismi in evoluzione in età che sono al di là della portata della selezione naturale".

E propongono due teorie non evolutive esclusive per tener conto dell'invecchiamento.

La teoria dell'accumulo di mutazioni incarna l'idea che sebbene i tratti relativi all'invecchiamento – che riproduciamo anni prima dell'età – non siano selezionati per la sopravvivenza, non vengono selezionati contro. Un gene mutante che uccide i bambini non sarà trasmesso alla generazione successiva, ma un gene negativo, ad esempio il morbo di Alzheimer, sarà neutrale rispetto alla selezione naturale. Col passare del tempo, questi geni non solo saranno trasmessi alle generazioni future, ma sopravviveranno e si accumuleranno nella popolazione umana.

Relativo all'accumulo di mutazione è la teoria antagonistica della pleiotropia, che è l'idea che alcuni geni che hanno un valore di sopravvivenza per la riproduzione portano dentro di sé effetti negativi con l'avanzare dell'età. I geni pleiotropici hanno più di un effetto, nell'invecchiamento, effetti antagonisti. Supponiamo che ci fosse un gene che promuove la crescita del calcio. Questo è buono in gioventù. Le ossa forti promuovono la sopravvivenza del cacciatore-raccoglitore che evolve gli umani, ma la calcificazione favorisce l'artrite nella vecchiaia. Ciò che è buono per la riproduzione potrebbe non essere buono per la longevità.

Dietro a tutto ciò c'è l'idea che nell'ambiente in cui si sono evoluti gli esseri umani, l'invecchiamento stesso non era una parte normale del ciclo di vita umano. Ancora nel medioevo, l'aspettativa di vita degli umani riguardava solo l'età di Richard Levins necessaria per la sopravvivenza della specie, circa 25 anni.

Apparentemente invecchiamo perché i geni per l'invecchiamento sono neutrali per la selezione naturale o gli effetti collaterali negativi dei geni che prima nella vita promuovono la sopravvivenza e la riproduzione.

Per la scienza, l'invecchiamento è in realtà un fenomeno nuovo, per così dire, nella sua infanzia.

Nei prossimi post, andrò oltre l'evoluzione e osserverò alcuni dei meccanismi dell'invecchiamento, indipendentemente dalle loro origini biologiche.

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Riferimenti: Gavrilov, LA e Gavrilova, NS (2002) Teorie evoluzionistiche dell'invecchiamento e della longevità. TheScientificWorldJOURNAL 2, 339-356.