Όλα τα ζωντανά κύτταρα τροφοδοτούνται με τη βοήθεια ενεργητικών ηλεκτρονίων από τη μια πλευρά μιας μεμβράνης στην άλλη. Οι μηχανισμοί που βασίζονται σε μεμβράνες για την επίτευξη αυτού του στόχου είναι, κατά μία έννοια, τόσο καθολικό χαρακτηριστικό της ζωής όσο ο γενετικός κώδικας. Αλλά σε αντίθεση με τον γενετικό κώδικα, αυτοί οι μηχανισμοί δεν είναι παντού ίδιοι: Οι δύο απλούστερες κατηγορίες κυττάρων, τα βακτήρια και τα αρχαία, έχουν μεμβράνες και σύμπλοκα πρωτεϊνών για την παραγωγή ενέργειας που είναι χημικά και δομικά ανόμοια. Αυτές οι διαφορές καθιστούν δύσκολο να μαντέψει κανείς πώς τα πρώτα κύτταρα κάλυψαν τις ενεργειακές τους ανάγκες.
Αυτό το μυστήριο οδήγησε Nick λωρίδα, καθηγητής εξελικτικής βιοχημείας στο University College του Λονδίνου, σε μια ανορθόδοξη υπόθεση για την προέλευση της ζωής. Τι θα γινόταν αν η ζωή εμφανιζόταν σε ένα γεωλογικό περιβάλλον όπου οι ηλεκτροχημικές διαβαθμίσεις σε μικροσκοπικά εμπόδια εμφανίζονταν φυσικά, υποστηρίζοντας μια πρωτόγονη μορφή μεταβολισμού ενώ τα κύτταρα όπως τα ξέρουμε εξελίχθηκαν; Ένα μέρος όπου αυτό θα μπορούσε να είναι δυνατό προτάθηκε από μόνο του: αλκαλικές υδροθερμικές οπές στο βαθύ βυθό της θάλασσας, μέσα σε εξαιρετικά πορώδεις σχηματισμούς βράχων που μοιάζουν σχεδόν με μεταλλικά σφουγγάρια.
Ο Λέιν έχει εξερευνήσει αυτήν την προκλητική ιδέα μια ποικιλία του περιοδικού χαρτιά, και το έχει θίξει σε κάποια βιβλία του, όπως π.χ Το ζωτικό ερώτημα, όπου έγραψε, «Ο άνθρακας και ο μεταβολισμός της ενέργειας οδηγούνται από βαθμίδες πρωτονίων, ακριβώς ό,τι οι αεραγωγοί παρείχαν δωρεάν». Περιγράφει την ιδέα με περισσότερες λεπτομέρειες για το ευρύ κοινό στο τελευταίο του βιβλίο, Transformer: The Deep Chemistry of Life and Death. Κατά την άποψή του, ο μεταβολισμός είναι κεντρικός στη ζωή και οι γενετικές πληροφορίες αναδύονται φυσικά από αυτόν και όχι το αντίστροφο. Ο Λέιν πιστεύει ότι οι συνέπειες αυτής της αντιστροφής αγγίζουν σχεδόν κάθε μεγάλο μυστήριο στη βιολογία, συμπεριλαμβανομένης της φύσης του καρκίνου και της γήρανσης.
Η θεωρία του Lane εξακολουθεί να είναι μόνο μία από τις πολλές στο άχρηστο πεδίο προέλευσης των μελετών της ζωής. Πολλοί, αν όχι οι περισσότεροι επιστήμονες, υποστηρίζουν τις θεωρίες με τις οποίες ξεκίνησε η ζωή αυτοαναπαραγόμενα μείγματα of RNA και άλλα μόρια, και ότι προέκυψε πάνω ή κοντά στην επιφάνεια της Γης, γαλουχήθηκε από το ηλιακό φως. Οι μελέτες των υδροθερμικών αεραγωγών ως χωνευτηρίων για τη ζωή έχουν αυξηθεί τις τελευταίες δεκαετίες, αλλά μερικές από αυτές ευνοούν ηφαιστειακές οπές στο γλυκό νερό, όχι βαθιά ανοίγματα στον πυθμένα της θάλασσας. Ωστόσο, ενώ η εξήγηση του Lane δεν απαντά σε όλες τις ερωτήσεις σχετικά με το πώς ξεκίνησε η ζωή, αντιμετωπίζει τις δύσκολες για το πώς θα μπορούσε να έχει συμβεί η ενεργοβόρα σύνθεση πρωτεϊνών και άλλων βασικών βιομορίων.
Η έρευνα για το πώς η ανάγκη για ενέργεια έχει επηρεάσει και περιορίσει την εξέλιξη της ζωής ήταν πάντα ένα κεντρικό θέμα της καριέρας του Lane τόσο ως επιστήμονας - με περισσότερες από 100 εργασίες σε περιοδικά με κριτές στο ενεργητικό του - όσο και ως επιστημονικός συγγραφέας. Ο Λέιν έλαβε το Βραβείο της Βιοχημικής Εταιρείας το 2015 για τη συνεισφορά του στις βιοεπιστήμες και το 2016 η Βασιλική Εταιρεία του Λονδίνου του απένειμε Βραβείο Michael Faraday για την αριστεία στην επικοινωνία της επιστήμης στο κοινό.
Quanta πρόσφατα μίλησε με τον Λέιν στο σπίτι του στο Λονδίνο μέσω τηλεδιάσκεψης. Η συνέντευξη έχει συμπυκνωθεί και επεξεργαστεί για λόγους σαφήνειας.
Το βιβλίο σας υποστηρίζει ότι η ροή της ενέργειας και της ύλης δομεί την εξέλιξη της ζωής και είναι ο μεταβολισμός "δημιουργεί γονίδια." Ποιος είναι ο πιο επιτακτικός λόγος για να πιστεύουμε ότι ο μεταβολισμός και όχι η γενετική πληροφορία εξελίχθηκε πρώτα;
Η καθαρή άποψη της «πληροφορίας πρώτα» είναι ο κόσμος του RNA, όπου κάποια διαδικασία στο περιβάλλον παράγει νουκλεοτίδια και τα νουκλεοτίδια περνούν από μια διαδικασία που τα κάνει να συνδέονται σε πολυμερείς αλυσίδες. Τότε έχουμε έναν πληθυσμό RNA, και εφευρίσκουν τα πάντα, γιατί είναι ικανά και να καταλύουν αντιδράσεις και να αντιγράφουν τον εαυτό τους. Αλλά τότε πώς τα RNA επινόησαν όλο τον μεταβολισμό, τα κύτταρα, τη χωρική δομή και ούτω καθεξής; Τα γονίδια στην πραγματικότητα δεν το κάνουν αυτό ακόμη και σήμερα. Τα κύτταρα προέρχονται από κύτταρα και τα γονίδια πηγαίνουν μαζί για τη βόλτα. Γιατί λοιπόν να το κάνουν τα γονίδια στην αρχή;
Και πώς θα το έκαναν; Ας υποθέσουμε ότι υπάρχουν 10 βήματα σε ένα βιοχημικό μονοπάτι, και οποιοδήποτε βήμα από μόνο του δεν είναι πολύ χρήσιμο. Κάθε προϊόν σε ένα μονοπάτι θα πρέπει να είναι χρήσιμο για να εξελιχθεί, κάτι που δεν συμβαίνει. Απλώς φαίνεται τόσο δύσκολο να εξελιχθεί έστω και ένα μονοπάτι.
Ποια είναι η εναλλακτική λύση;
Η εναλλακτική είναι ότι αυτά τα πράγματα συμβαίνουν αυθόρμητα κάτω από ευνοϊκές συνθήκες και ότι λαμβάνετε πολύ μικρές ποσότητες αλληλομετατροπής από το ένα ενδιάμεσο στο επόμενο ενδιάμεσο σε όλη τη διαδρομή. Δεν θα ήταν πολύ, και δεν θα ήταν πολύ γρήγορο σε σύγκριση με αντιδράσεις που καταλύονται από ένζυμα, αλλά θα ήταν εκεί. Στη συνέχεια, όταν ένα γονίδιο προκύψει σε κάποιο μεταγενέστερο στάδιο, μπορεί να καταλύσει οποιοδήποτε από αυτά τα βήματα, τα οποία θα τείνουν να επιταχύνουν ολόκληρο το μονοπάτι.
Αυτό κάνει το πρόβλημα πολύ πιο εύκολο. Αλλά κάνει επίσης αυτή την ανησυχητική πρόβλεψη ότι όλη η χημεία σε αυτό το μονοπάτι πρέπει να ευνοηθεί. Και μετά το λες αυτό για άλλο μονοπάτι και για άλλο, και γίνεται όλο και πιο τρομακτική πρόταση ότι ο πυρήνας της βιοχημείας τυχαίνει να ευνοείται θερμοδυναμικά απουσία γονιδίων.
Πριν από έξι ή επτά χρόνια, αυτή η θέση δεν ήταν εύκολο να υποστηριχθεί, γιατί δεν υπήρχαν αποδεικτικά στοιχεία για αυτό, πραγματικά. Αλλά από τότε, τουλάχιστον τρία ή τέσσερα από αυτά τα μονοπάτια έχουν αποδειχθεί ότι συμβαίνουν αυθόρμητα και σε χαμηλά επίπεδα στο εργαστήριο. Δεν έχουν ολοκληρωθεί όλες οι διαδρομές, αλλά προκύπτουν ενδιάμεσα βήματα. Αρχίζει να φαίνεται σαν να μην είναι παράλογη θέση να πούμε ότι τα γονίδια δημιουργήθηκαν σε έναν κόσμο όπου είχαμε ήδη έναν αρκετά περίπλοκο πρωτομεταβολισμό.
Ας μιλήσουμε για το πώς θα μπορούσε να έχει εξελιχθεί ο πρωτομεταβολισμός σε υδροθερμικές οπές βαθέων υδάτων. Τι είναι αυτό με το περιβάλλον αερισμού που σας κάνει να πιστεύετε ότι ευνόησε τις απαρχές αυτού που ονομάζουμε κύκλο του Krebs, της μεταβολικής διαδικασίας που αντλεί ενέργεια από υδατάνθρακες, λίπη και πρωτεΐνες;
Ας ξεκινήσουμε με τι ξεκινά η ζωή: υδρογόνο και διοξείδιο του άνθρακα, που δεν αντιδρούν πολύ εύκολα. Πώς τους κάνει η ζωή να αντιδρούν; Όπως βλέπουμε στα μιτοχόνδρια και σε ορισμένα βακτήρια, η ζωή χρησιμοποιεί ένα ηλεκτρικό φορτίο στη μεμβράνη για να μεταφέρει ηλεκτρόνια από το υδρογόνο σε πρωτεΐνες θείου σιδήρου όπως η φερρεδοξίνη. Αυτές οι μικροσκοπικές συστάδες ιόντων σιδήρου και ιόντων θείου στην καρδιά των αρχαίων πρωτεϊνών είναι σαν μικρά μέταλλα. Παίρνετε αυτά τα ορυκτά σε υδροθερμικές οπές, και λαμβάνετε επίσης διοξείδιο του άνθρακα και υδρογόνο, και υπάρχουν ακόμη και λεπτά εμπόδια στον πορώδες βράχο με ηλεκτρικό φορτίο πάνω τους.
Το ερώτημα είναι: Αυτή η δομή στους αεραγωγούς οδηγεί αποτελεσματικά την αντίδραση μεταξύ διοξειδίου του άνθρακα και υδρογόνου; Και η απάντηση που βρίσκουμε τα τελευταία ή δύο χρόνια στο εργαστήριο είναι ναι, πραγματικά συμβαίνει. Δεν παίρνουμε πολλά, αλλά παίρνουμε περισσότερα καθώς αρχίζουμε να βελτιστοποιούμε τη διαδικασία μας και αυτό που βλέπουμε να παράγεται είναι τα ενδιάμεσα του κύκλου Krebs. Και αν βάλετε λίγο άζωτο, θα πάρετε τα ίδια αμινοξέα που χρησιμοποιεί η ζωή.
Αυτή λοιπόν η χημεία ευνοείται θερμοδυναμικά. Είναι μόνο αυτά τα πρώτα βήματα που είναι ανυπόφορα, αλλά τα ηλεκτρικά φορτία στην υδροθερμική οπή φαίνεται να χαμηλώνουν το εμπόδιο σε αυτό το πρώτο βήμα, οπότε τα υπόλοιπα μπορούν να συμβούν. Στην πραγματικότητα, αυτό που έχετε είναι μια συνεχής ροή υδροθερμικών ρευστών που διέρχεται από αυτήν την ηλεκτροχημική αντίδραση, μετατρέποντας τα αέρια στο περιβάλλον σε περισσότερα οργανικά μόρια, τα οποία μπορείτε να φανταστείτε να κουκουλώνονται στους πόρους που μοιάζουν με κύτταρο, να δομούνται σε κυτταρικές οντότητες και να δημιουργούν περισσότερα του εαυτού τους. Είναι μια πολύ σκληρή μορφή ανάπτυξης, αλλά είναι ζωντανή με αυτή την έννοια.
Αλλά τότε πώς έγιναν αυτά τα πρώτα πρωτοκύτταρα ανεξάρτητα από τις βαθμίδες πρωτονίων που πήραν δωρεάν στους υδροθερμικούς αεραγωγούς;
Πολλά από αυτά παραμένουν εικασιακά, αλλά η απάντηση φαίνεται να είναι ότι χρειάζεστε γονίδια για να είστε ανεξάρτητοι. Και αυτό είναι ένα θεμελιώδες ερώτημα: Πού και πότε εισέρχονται τα γονίδια;
Έχουμε δείξει ότι θεωρητικά, εάν εισαγάγετε τυχαίες αλληλουχίες RNA και υποθέσετε ότι τα νουκλεοτίδια εκεί μέσα μπορούν να πολυμεριστούν, θα έχετε μικρές αλυσίδες νουκλεοτιδίων. Ας πούμε μήκους επτά ή οκτώ τυχαίων γραμμάτων, χωρίς καμία πληροφορία να κωδικοποιείται εκεί. Υπάρχουν δύο τρόποι που μπορεί τώρα να σας βοηθήσει πραγματικά. Το ένα είναι ότι λειτουργεί ως πρότυπο για περισσότερο RNA: Είναι ικανό να δημιουργήσει ένα ακριβές αντίγραφο της ίδιας ακολουθίας, ακόμα κι αν αυτή η αλληλουχία δεν έχει πληροφορίες. Αλλά το δεύτερο πράγμα που μπορεί να κάνει καταρχήν είναι να λειτουργεί ως πρότυπο για αμινοξέα. Υπάρχουν μοτίβα μη ειδικών βιοφυσικών αλληλεπιδράσεων μεταξύ των αμινοξέων και των γραμμάτων στο RNA — τα υδρόφοβα αμινοξέα είναι πιο πιθανό να αλληλεπιδράσουν με υδρόφοβες βάσεις.
Έτσι έχετε μια τυχαία αλληλουχία RNA που δημιουργεί ένα μη τυχαίο πεπτίδιο. Και αυτό το μη τυχαίο πεπτίδιο θα μπορούσε τυχαία να έχει κάποια λειτουργία σε ένα αναπτυσσόμενο πρωτοκύτταρο. Θα μπορούσε να κάνει το κύτταρο να αναπτυχθεί καλύτερα ή χειρότερα. Θα μπορούσε να βοηθήσει το RNA να αντιγραφεί μόνο του. θα μπορούσε να συνδεθεί με συμπαράγοντες. Τότε έχετε επιλογή για αυτό το πεπτίδιο και την αλληλουχία RNA που το δημιούργησε. Αν και είναι ένα πολύ υποτυπώδες σύστημα, αυτό σημαίνει ότι μόλις μπήκαμε στον κόσμο των γονιδίων, των πληροφοριών και της φυσικής επιλογής.
Μόλις περάσαμε από ένα σύστημα χωρίς πληροφορίες σε ένα σύστημα με πληροφορίες, με σχεδόν καμία αλλαγή στο ίδιο το σύστημα. Το μόνο που κάναμε είναι να εισαγάγουμε τυχαίο RNA. Τώρα, είναι αλήθεια; Λένε ότι οι πιο όμορφες ιδέες μπορούν να σκοτωθούν με άσχημα γεγονότα. Και μπορεί να μην είναι αλήθεια, αλλά έχει τόσο υψηλή ερμηνευτική δύναμη που δεν μπορώ να πιστέψω ότι δεν είναι αλήθεια.
Έτσι, στους υδροθερμικούς αεραγωγούς παίρνουμε μερικά ενδιάμεσα του κύκλου Krebs. Αλλά τότε πώς ήρθαν όλοι μαζί ως κύκλος; Είναι σημαντικό ότι αυτό λειτουργεί ως κύκλος και όχι ως γραμμική αλυσίδα αντιδράσεων;
Συχνά εστιάζουμε στον κύκλο του Krebs που εκτελεί τις ίδιες αντιδράσεις που παράγουν ενέργεια ξανά και ξανά. Αλλά ο κύκλος του Krebs μπορεί να λειτουργήσει και προς τις δύο κατευθύνσεις. Στα μιτοχόνδριά μας, αφαιρεί το διοξείδιο του άνθρακα και το υδρογόνο από τα ενδιάμεσα μόρια για να δημιουργήσει ένα ηλεκτρικό φορτίο σε μια μεμβράνη για ενέργεια. Σε πολλά αρχαία βακτήρια, ωστόσο, κάνει ακριβώς το αντίθετο: Χρησιμοποιεί το ηλεκτρικό φορτίο σε μια μεμβράνη για να προκαλέσει αντιδράσεις με διοξείδιο του άνθρακα και υδρογόνο για να δημιουργήσει αυτά τα ενδιάμεσα, τα οποία γίνονται πρόδρομοι για την παραγωγή των αμινοξέων που απαιτούνται για την ανάπτυξη.
Και δεν είναι μόνο στα αρχαία βακτήρια - τα κύτταρά μας εξακολουθούν να χρησιμοποιούν τον κύκλο του Krebs και για βιοσύνθεση. Γνωρίζουμε από τη δεκαετία του 1940 ότι ο κύκλος του Krebs μπορεί μερικές φορές να τρέχει προς τα πίσω στα κύτταρά μας και ότι τα ενδιάμεσα μόριά του μερικές φορές χρησιμοποιούνται ως πρόδρομοι για την παραγωγή αμινοξέων. Τα μιτοχόνδριά μας εξισορροπούν δύο αντίθετες διαδικασίες, την παραγωγή ενέργειας και τη βιοσύνθεση, με βάση τις ανάγκες των κυττάρων μας. Υπάρχει ένα είδος γιν και γιανγκ σε αυτό.
Ο κύκλος του Krebs δεν λειτούργησε ποτέ πραγματικά ως πραγματικός κύκλος εκτός από τα πιο ενεργητικά κύτταρα, όπως οι μύες πτήσης των περιστεριών, όπου ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά. Στα περισσότερα κελιά, ο κύκλος του Krebs μοιάζει περισσότερο με κυκλικό κόμβο παρά με κύκλο, με πράγματα να μπαίνουν και να βγαίνουν σε διαφορετικά σημεία. Και είναι ένας κυκλικός κόμβος που μπορεί να πάει και προς τις δύο κατευθύνσεις, οπότε είναι κάπως ακατάστατο.
Πώς συνδέθηκε η άνοδος του οξυγόνου με την ευνοούμενη κατεύθυνση της μεταβολικής ροής και την εξέλιξη των πρώτων πολυκύτταρων ζώων;
Τα πρώτα ζώα φαίνεται να εξελίσσονταν όταν τα επίπεδα οξυγόνου ήταν πολύ χαμηλά πολλές φορές. Σέρνονταν σε λάσπη που ήταν γεμάτη θειούχα, όπως τα αέρια του υπονόμου. Αυτά τα πρώιμα σκουλήκια χρειάζονταν λίγο οξυγόνο για να έρπουν, αλλά χρειάζονταν επίσης να αποτοξινώσουν όλο αυτό το σουλφίδιο και να αντιμετωπίσουν πολύ διοξείδιο του άνθρακα στο περιβάλλον τους.
Κατάλαβα ότι ο μόνος τρόπος που μπορείς να το κάνεις αυτό είναι να έχεις διαφορετικούς τύπους ιστού που κάνουν διαφορετικές δουλειές. Μόλις σέρνεστε, χρειάζεστε μύες και χρειάζεστε κάποιο αναπνευστικό σύστημα. Πρόκειται για δύο διαφορετικούς τύπους ιστού, ο ένας από τους οποίους πρέπει να διατηρεί οξυγόνο και να το παρέχει όταν το χρειάζεστε, ενώ ο άλλος προσπαθεί να λειτουργήσει απουσία οξυγόνου. Πρέπει να κάνουν τη βιοχημεία τους με διαφορετικούς τρόπους, με διαφορετικές ροές στον κύκλο του Krebs. Αναγκάζεσαι να κάνεις δύο ή τρία πράγματα ταυτόχρονα.
Τώρα, αντίθετα, υπήρχε αυτή η μυστηριώδης ομάδα απλών οργανισμών που ονομάζεται πανίδα του Ediacaran. Ζούσαν περίπου 200 μέτρα βάθος στον ωκεανό και εξαφανίστηκαν ακριβώς πριν από την έκρηξη της Κάμβριας πριν από περίπου 540 εκατομμύρια χρόνια, όταν έπεσαν τα επίπεδα οξυγόνου στο περιβάλλον. Η πανίδα του Ediacaran δεν είχε μεγάλη διαφοροποίηση των ιστών και μπορούσαν να κάνουν μόνο ένα πράγμα βιοχημικά τη φορά. Όταν τα επίπεδα οξυγόνου έπεσαν ακριβώς πριν από την Κάμβρια, δεν μπορούσαν να προσαρμοστούν στα νέα περιβάλλοντα.
Αλλά μόλις έχετε πολλαπλούς χαρτομάντιλους, μπορείτε να κάνετε πράγματα παράλληλα. Μπορείτε να εξισορροπήσετε αυτό που κάνει αυτός ο ιστός με αυτό που κάνει αυτός ο ιστός. Δεν μπορείτε να κάνετε ενέργεια και βιοσύνθεση ταυτόχρονα πολύ εύκολα — είναι πιο εύκολο να κάνετε το ένα ή το άλλο. Αυτό το είδος μας αναγκάζει να έχουμε διαφορετικούς μεταβολισμούς σε διαφορετικούς ιστούς.
Έτσι, η διαφοροποίηση των ιστών δεν αφορά μόνο την ύπαρξη γονιδίων που λένε, «Αυτό θα γίνει συκώτι» ή «Αυτό θα γίνει νευρικός ιστός». Επιτρέπει τρόπους ζωής που απλά δεν ήταν δυνατοί πριν, και επέτρεψε στα πρώτα σκουλήκια να περάσουν από κακές συνθήκες που σκότωσαν οτιδήποτε άλλο. Μετά από αυτό συνέβη η έκρηξη της Κάμβριας. Όταν τελικά τα επίπεδα οξυγόνου ανέβηκαν, αυτά τα δοξασμένα σκουλήκια με πολλαπλούς ιστούς ήταν ξαφνικά η μοναδική εμφάνιση στην πόλη.
Αυτό συνδέεται με ορισμένες από τις ιδέες σας για τον καρκίνο. Από τη δεκαετία του 1970, το μεγαλύτερο μέρος του βιοϊατρικού ιδρύματος που εργάζεται για τη θεραπεία και την πρόληψη του καρκίνου έχει επικεντρωθεί στα ογκογονίδια. Ωστόσο, υποστηρίζετε ότι ο καρκίνος δεν είναι τόσο γονιδιωματική ασθένεια όσο μεταβολική. Μπορείτε να εξηγήσετε γιατί;
Πριν από περίπου 10 χρόνια, η κοινότητα του καρκίνου εξεπλάγη από την ανακάλυψη ότι σε ορισμένους καρκίνους, οι μεταλλάξεις μπορεί να οδηγήσουν σε τμήματα του κύκλου του Krebs να τρέχουν προς τα πίσω. Ήταν ένα μεγάλο σοκ γιατί ο κύκλος του Krebs συνήθως διδάσκεται ως περιστρεφόμενος μόνο προς τα εμπρός για την παραγωγή ενέργειας. Αλλά αποδεικνύεται ότι ενώ ένα καρκινικό κύτταρο χρειάζεται ενέργεια, αυτό που πραγματικά χρειάζεται ακόμη περισσότερο είναι δομικά στοιχεία με βάση τον άνθρακα για ανάπτυξη. Έτσι, όλος ο τομέας της ογκολογίας άρχισε να βλέπει αυτή την αντιστροφή του κύκλου του Krebs ως ένα είδος μεταβολικής ανασύνδεσης που βοηθά στην ανάπτυξη των καρκινικών κυττάρων.
Αυτή η ανακάλυψη προκάλεσε επίσης μια επανερμηνεία του γεγονότος ότι τα καρκινικά κύτταρα αναπτύσσονται κυρίως με αυτό που ονομάζεται αερόβια γλυκόλυση. Στην πραγματικότητα, τα καρκινικά κύτταρα μεταπηδούν από την καύση οξυγόνου στα μιτοχόνδριά τους για την αναπνοή σε ζύμωση για ενέργεια όπως τα κύτταρα ζύμης, ακόμη και παρουσία οξυγόνου. Όταν ο Otto Warburg το ανέφερε αυτό πριν από σχεδόν 100 χρόνια, εστίασε στην ενεργειακή πλευρά. Αλλά η κοινότητα του καρκίνου βλέπει τώρα ότι αυτή η αλλαγή αφορά την ανάπτυξη. Με τη μετάβαση στην αερόβια γλυκόλυση για ενέργεια, τα καρκινικά κύτταρα απελευθερώνουν τα μιτοχόνδριά τους για άλλους σκοπούς. Τα καρκινικά κύτταρα έχουν βιοσυνθετικά μιτοχόνδρια για τη δημιουργία των δομικών στοιχείων της ζωής.
Είναι αλήθεια ότι βλέπετε μεταλλάξεις ογκογονιδίων σε καρκίνους. Αλλά οι καρκίνοι δεν προκαλούνται απλώς από κάποια γενετικά ντετερμινιστική μετάλλαξη που αναγκάζει τα κύτταρα να συνεχίσουν να αναπτύσσονται χωρίς διακοπή. Ο μεταβολισμός είναι επίσης σημαντικός, για την παροχή ενός ευνοϊκού περιβάλλοντος για ανάπτυξη. Η ανάπτυξη προηγείται των γονιδίων με αυτή την έννοια.
Τι μας κάνει πιο ευάλωτους στον καρκίνο καθώς μεγαλώνουμε, αν δεν πρόκειται για συσσώρευση μεταλλάξεων;
Νομίζω ότι οποιαδήποτε βλάβη στην αναπνοή που επιβραδύνει τον κύκλο του Krebs καθιστά πιο πιθανό να αναστραφεί στη βιοσύνθεση. Καθώς μεγαλώνουμε και συσσωρεύουμε κάθε είδους κυτταρική βλάβη, αυτό το κεντρικό μέρος του μεταβολισμού μας είναι ίσως πιο πιθανό να αρχίσει να πηγαίνει προς τα πίσω ή να μην πηγαίνει προς τα εμπρός τόσο αποτελεσματικά. Αυτό σημαίνει ότι θα έχουμε λιγότερη ενέργεια. σημαίνει ότι θα αρχίσουμε να παχίζουμε επειδή αρχίζουμε να μετατρέπουμε το διοξείδιο του άνθρακα που θα εκπνέουμε ξανά σε οργανικά μόρια. Ο κίνδυνος για ασθένειες όπως ο καρκίνος αυξάνεται επειδή έχουμε μεταβολισμό που είναι επιρρεπής σε αυτό το είδος ανάπτυξης.
Η γεροντολογική κοινότητα μιλάει προς αυτές τις γραμμές εδώ και 10 έως 20 χρόνια. Ο μεγαλύτερος παράγοντας κινδύνου για ασθένειες που σχετίζονται με την ηλικία δεν είναι οι μεταλλάξεις. είναι παλιό. Εάν μπορούσαμε να λύσουμε την υποκείμενη διαδικασία της γήρανσης, τότε θα μπορούσαμε να θεραπεύσουμε τις περισσότερες ασθένειες που σχετίζονται με την ηλικία. Φαίνεται δελεαστικά απλό από πολλές απόψεις. Αλήθεια θα ζήσουμε ξαφνικά στα 120 ή στα 800; Δεν το βλέπω να γίνει σύντομα. Αλλά τότε το ερώτημα είναι, γιατί όχι;
Γιατί γερνάμε; Τι προκαλεί την αυξανόμενη κυτταρική βλάβη;
Ανακαλύψαμε τα τελευταία πέντε ή έξι χρόνια ότι τα ενδιάμεσα του κύκλου Krebs είναι ισχυρά σήματα. Έτσι, εάν ο κύκλος επιβραδύνεται και αρχίζει να πηγαίνει προς τα πίσω, τότε αρχίζουμε να συσσωρεύουμε ενδιάμεσα και πράγματα όπως το ηλεκτρικό αρχίζουν να αιμορραγούν από τα μιτοχόνδρια. Ενεργοποιούν και απενεργοποιούν χιλιάδες γονίδια και αλλάζουν την επιγενετική κατάσταση των κυττάρων. Η γήρανση αντανακλά την κατάσταση του μεταβολισμού σας.
Τείνουμε να ξεχνάμε ότι ο μεταβολισμός περιλαμβάνει ίσως 20 δισεκατομμύρια αντιδράσεις το δευτερόλεπτο, δευτερόλεπτο μετά το δευτερόλεπτο, σε κάθε κύτταρο του σώματός σας. Ο τεράστιος όγκος των μορίων που μετασχηματίζονται συνεχώς, σε όλες αυτές τις οδούς, συμπεριλαμβανομένης της καρδιάς του κύκλου του Krebs, είναι συντριπτικός. Είναι ένας αδυσώπητος ποταμός αντιδράσεων. Δεν μπορούμε να αντιστρέψουμε τη ροή του, αλλά μπορούμε ίσως να ελπίζουμε ότι θα το διοχετεύσουμε λίγο καλύτερα μεταξύ των τραπεζών.
