Kaikki vanhenevat, vaikka kaikki eivät vanhene samalla tavalla. Monille ihmisille myöhäiseen ikääntymiseen sisältyy ikääntymiseen liittyvien sairauksien aiheuttama terveyden heikkeneminen. Silti on myös ihmisiä, jotka säilyttävät nuorekkaamman elinvoiman, ja ympäri maailmaa naiset elävät tyypillisesti pidempään kuin miehet. Miksi niin? Tässä jaksossa Steven Strogatz puhuu Judith Campisi ja Dena Dubal, kaksi biolääketieteen tutkijaa, jotka tutkivat ikääntymisen syitä ja seurauksia ymmärtääkseen, miten se toimii – ja mitä tiedemiehet tietävät ikääntymisprosessin lykkäämisestä tai jopa kääntämisestä.
Kuuntele Apple Podcastit, Spotify, Google Podcastit, nitoja, Kääntää tai suosikki podcasting-sovelluksesi, tai voit suoratoista se osoitteesta Quanta.
Jäljennös
Steven Strogatz (00:03): Olen Steve Strogatz, ja tämä on The Joy of Why podcast alkaen Quanta-lehti joka vie sinut joihinkin tämän hetken suurimmista tieteen ja matematiikan vastattomista kysymyksistä. Tässä jaksossa puhumme ikääntymisestä. Miksi me juuri ikääntymme? Mitä solutasolla tapahtuu, kun kehomme vanhenee?
(00:22) Tiedemiehet jahtaavat edelleen monia vastauksia, mutta ikääntymiseksi kutsumien tunnusomaisten muutosten ymmärtämisessä on edistytty merkittävästi. Jonain päivänä tämä edistys ei ehkä vain auta meitä elämään pidempään, vaan myös elämään paremmin. Loppujen lopuksi monien vuosien eläminen ei välttämättä ole kovin edullinen, jos se tarkoittaa Alzheimerin tai Parkinsonin kaltaisten sairauksien kärsimistä. Kysymme, mikä rooli geeneillämme on ikääntymisessä? Ja miksi naiset elävät keskimäärin pidempään kuin miehet? Ja myös, mitä tutkimus saa selville tavoista, joilla voimme hidastaa ikääntymisprosessia?
(01:00) Myöhemmin tässä jaksossa kuulemme San Franciscon Kalifornian yliopiston Weill Institute for Neurosciences -instituutin neurologian laitoksen apulaisprofessorista tohtori Dena Dubalista. Mutta ensin, nyt liittyy minuun tri Judith Campisi, biokemisti ja solubiologi ja professori Buck Institute for Research on Aging -tutkimuksesta. Hänen laboratorionsa siellä keskittyy solujen vanhenemiseen, konseptiin, jonka puramme hyvin pian. Hän on lehden päätoimittaja Vanheneminen päiväkirja. Judy, kiitos paljon, että liityit joukkoomme tänään.
Judith Campisi (01:34): Olen iloinen.
Strogatz (01:35): Olen erittäin innoissani voidessani puhua sinulle tästä. No, tietysti, me kaikki vanhenemme, ja me kaikki tunnemme sen. Se herättää kuitenkin niin monia kysymyksiä, kuten miksi niin tapahtuu? Onko se jotain, mitä luonto tekee tarkoituksella? Johtuuko siitä, että kehomme kuluu kuin vanha kone? Vai miten meidän pitäisi ajatella sitä?
kampus (01:54): Luulen, että tapamme ajatella sitä on evoluution yhteydessä. Jos ajattelee ihmisiä, elinikäämme evoluutiomme aikana, ikääntymistä ei koskaan tapahtunut. Ei ollut Parkinsonin tautia, ei Alzheimerin tautia, ei ollut syöpää. Kaikki kuolivat 40- tai 45-vuotiaina. Evoluutio loi siis tapoja pitää nuoret, lisääntymiskykyiset organismit terveinä vain muutaman vuosikymmenen ajan, ei todellakaan useampaan vuosikymmeniin, joita elämme.
(02:35) Nyt monet ikääntymisen aikana tapahtuvat prosessit todella tapahtuvat luonnonvalinnan vähenevän voiman seurauksena. Eli näille sairauksille ei ollut luonnollista valintaa. Prosessi, jota tutkimme, solujen vanheneminen, on nyt selvää - ja varmasti hiirimalleissa - että tämä prosessi, soluprosessi, aiheuttaa monia ikään liittyviä sairauksia, kaikkea silmänpohjan rappeutumisesta Parkinsonin tautiin, sydän- ja verisuonisairauksiin ja jopa myöhään ikääntyvä syöpä, mutta se kehittyi suojelemaan nuoria organismeja syövältä.
(03:19) Emme siis todellakaan halua lopettaa sitä, kun olemme nuoria. Se auttaa myös hienosäätämään tiettyjä rakenteita alkion synnyn aikana. Ja se käynnistää synnytyksen naisilla istukassa. Nämä ovat siis asioita, joita evoluutio valitsee. Ja tästä syystä meidän on oltava varovaisia puuttuessamme asiaan. Ja se pätee melkein kaikkeen, mitä iän myötä tapahtuu. Evoluutio ei yrittänyt tehdä meistä vanhoja. Evoluutio yritti tehdä meistä nuoria ja terveitä. Ja joskus se maksoi.
Strogatz (03:56): Itse asiassa on kiehtova näkökulma, että asioilla, jotka ovat meille nuorina terveellisiä ja jotka evoluutio valitsee, voi olla tämä tahaton seuraus. Koska olemme voineet pidentää elinikää - oletan paremmalla ruokavaliolla tai lääkkeillä, kaikenlaisilla asioilla -, että nyt se, mikä auttoi meitä, voi satuttaa meitä.
kampus (04:15): Kyllä, tämä ajatus siitä, että mikä on hyvää sinulle nuorena, voi olla huonoa sinulle vanhana. Sitä ehdotti 1950-luvulla niminen kaveri George Williams, evoluutiobiologi nimeltä George Williams. Tuolloin ei ollut molekyylitietoa. Genomeja ei ollut sekvensoitu. Hän huomautti, että evoluution ei koskaan tarvinnut hienosäätää eturauhasta. Jos sinulla ei ole hyvää eturauhasta, sinulla ei ole hyviä vauvoja. Et tee hyviä vauvoja. Toisaalta, melkein väistämättä iän myötä, esimerkiksi yli 50-vuotiaana, eturauhanen alkaa laajentua ja siitä tulee tietysti mahdollisuus kehittyä syöpään. Silti niin ei tapahtunut suurimman osan evoluutiohistoriastamme.
Strogatz (05:02): Vau. Joten mennään soluihin, koska tämä - se on niin rikasta ja upeaa, mitä sinä ja oppilaasi ja kollegasi olette löytäneet solutasolla. Voisitko siis määritellä, mitä solun vanheneminen tarkoittaa?
kampus (05:17): Se on tila, johon solu siirtyy ja jossa se omaksuu kolme uutta ominaisuutta. Yksi niistä on se, että se luopuu lähes ikuisiksi ajoiksi, melkein ikuisiksi ajoiksi, kyvystä jakaa. Sillä on taipumus vastustaa kuolemaa. Ja mikä tärkeintä, sillä on taipumus erittää paljon molekyylejä, joilla voi olla vaikutuksia naapurisoluihin ja myös verenkiertoon. Monia soluja ei ole tutkittu niiden vanhentuessa. Ja melkein kaikki muu, jonka tiedämme vanhenemisesta, muuttuu hitaasti, kun opimme yhä enemmän eri solutyypeistä ja erilaisista tavoista, joilla solut tulevat vanhenemaan.
(06:00) Okei, he lopettivat jakamisen. Ja se on järkevää, että se ehkäisee syöpää. Toinen asia on, että niistä tulee suhteellisen vastustuskykyisiä solukuolemaa vastaan. Eli he pysyvät mukana. Ja tämä voi selittää, miksi ne lisääntyvät iän myötä, ja he tekevät. Monet ihmiset ovat nyt katsoneet moniin, moniin selkärankaisten kudoksiin. Ja näyttää vain siltä, että mitä vanhempi kudos, sitä enemmän vanhenevia soluja on läsnä.
(06:29) Tämän väitteen varoituksena on, että niitä on edelleen hyvin vähän jopa erittäin vanhassa ja erittäin sairaassa kudoksessa. Muutama prosentti korkeintaan. Joten miksi ihmiset luulevat, että tällä on mitään tekemistä ikääntymisen kanssa? Tämä liittyy kolmanteen asiaan, joka tapahtuu solujen vanhentuessa, on se, että ne alkavat erittää suurta määrää molekyylejä, joilla on biologista aktiivisuutta solun ulkopuolella. Ja tämä tarkoittaa, että nuo vanhenevat solut voivat kutsua immuunisoluja paikkaan, jossa ne ovat, se voi aiheuttaa naapurisolujen epäonnistumisen. Ja se aiheuttaa periaatteessa tilanteen, jota kutsutaan perinteisesti krooniseksi tulehdukseksi. Tiedäthän, ja tietysti krooninen tulehdus on myös suuri riski ikääntymiseen liittyvän syövän kehittymiselle. Ei niinkään lasten syöpiä, vaan ikään liittyviä syöpiä.
Strogatz (07:26): Joten tietty pieni osa soluista, jotka lopettivat jakautumisen, roikkuvat ympärillä pitkään, eivät – älä kuole, vaan silti erittävät molekyylejä, jotka kutsuvat immuunisoluja tai muita immuunijärjestelmän osia. Ja mitä – tarkoitan, antavatko he signaalin "tule ja tapa minut"? Vai mitä on tekeillä? Miksi he ovat, mitä varten he salaavat?
kampus (07:50): Joo, joten he erittävät suuren määrän molekyylejä. Joten jotkut niistä ovat kasvutekijöitä. Ja raportoimme jokin aika sitten, että ainakin hiireen, jos teet haavan, kuten ihohaavan – vain pienen lyöntibiopsian hiiren selkään – haavan kohdalle muodostuu vanhenevia soluja muutaman sisällä. päivää, ja ne erittävät kasvutekijöitä, jotka auttavat haavan paranemista.
(08:17) Tästä syystä evoluutio valitsi tälle fenotyypille. Kaikki ei ole huonoa. Toisaalta, jos sinulla on lähellä syöpää esiastesolua ja niitä kasvutekijöitä erittyy nyt ja tämä syöpäsolu näkee ne, on mahdollista, että tuo syöpäsolu herää ja alkaa muodostaa kasvainta. Joten jälleen kerran, hyvä sinulle, kun olet nuori, huono sinulle, kun olet vanha.
Strogatz (08:44): No, sallikaa minun kysyä joitain perusasioita, kun puhumme vanhenevista soluista, koska mielestäni on joitain asioita, jotka kiinnostavat minua. Pitäisikö minun esimerkiksi ajatella, että ne ovat alkaneet kuin mikä tahansa muu solu ja jokin asetti heidät vanhenemispolulle? Vai synnymmekö heidän kanssaan? Vai mikä on, mikä on oikea tapa ajatella tätä?
kampus (09:04): Luulen, että alamme juuri nyt on, että alamme ymmärtää, että kaikki vanhenevat solut eivät ole samanarvoisia. Ja sitten kysymys kuuluu, miksi se, joka alkaa normaalina soluna – olet siis oikeassa, aloitat normaalista solusta. Mikä saisi sen siirtymään tähän outoon tilaan, jossa se ei jakautu? Ja siinä on kaikki nämä molekyylit, joita sen on tehtävä ja eritettävä. Ja vastaus on, millaiset stressit yhdistämme sekä syöpään että ikääntymiseen. Joten esimerkiksi kaikki, mikä vahingoittaa genomia tai jopa vahingoittaa sitä, mitä nyt kutsumme epigenomiksi. Tapa, jolla geenit ovat järjestäytyneet ytimessä, kaikki, mikä vahingoittaa, voi ajaa solun tähän vanhenevaan tilaan.
(09:51) Toisaalta on myös stressiä, jota emme ajattele normaalisti – liittyvät varmasti, eivät liity syöpään. Mutta asiat, kuten edistyneet glykaation lopputuotteet, kemialliset reaktiot, jotka tapahtuvat, kun glukoositasot ovat liian korkeita. Ja siksi tämä on suuri ongelma ihmisille, joilla on diabetes tai esidiabeettinen sairaus. Joten nuo kemikaalit voivat myös saada solun vanhentumaan. Joten on tarkoituksenmukaisempaa kutsua sitä stressivasteeksi, paitsi että kaikki stressit eivät johda vanhenemiseen.
Strogatz (10:30): Jos voimme, puhukaamme hiirikokeista, joita sinä ja ryhmäsi olette tehneet – todella uraauurtavia kokeita, joissa olet käyttänyt tekniikkaa siirtogeenisten hiirten molekyylibiologiassa. Ehkä sinun pitäisi ensin kertoa meille, mitä ne ovat, ja sitten kuinka käytät niitä eräänlaisena testialustana How To Get Rid of Bad vanhenevista soluista.
kampus (10:49): Joten tällä hetkellä biologiassa on melko yksinkertaista ja helppoa lisätä DNA:ta hiiren genomiin ja sitten kehittää hiirestä täysikasvuinen täysikasvuinen hiiri ja antaa sen aikuisen hiiren tehdä vauvoja. Ja niin se hiiri, jonka teimme, tämä trans-. Joten sitä kutsutaan siirtogeeniksi, tekemämme siirtogeeninen hiiri kantoi DNA:n palan, jossa solujen vanhentuessa syntyi vieras proteiini. Ja tuossa vieraassa proteiinissa oli kolme osaa. Molekyyli, jota kutsumme luminesenssiksi, mikä tarkoittaa, että pystyimme kuvaamaan elävän eläimen solut. Siinä oli fluoresoiva proteiini, mikä tarkoitti, että pystyimme lajittelemaan vanhenevia soluja tuon hiiren kudoksista. Mutta mikä tärkeintä, siinä oli tappajageeni, geeni, joka normaalisti olisi täysin hyvänlaatuinen. Mutta jos syötät lääkettä, joka on myös erittäin hyvänlaatuinen, tämä lääke ja tuon vieraan geenin läsnäolo saavat aikaan vanhenevien solujen kuoleman.
(12:01) Joten teimme tämän hiiren aika kauan sitten. Ja olemme jakaneet sen kymmenien ja kymmenien akateemisten laboratorioiden kanssa, jotka tutkivat erilaisia ikääntymisen sairauksia: Alzheimerin tautia, Parkinsonin tautia, sydän- ja verisuonitauteja, ikääntymiseen liittyviä syöpiä, osteoporoosia, nivelrikkoa ja niin edelleen. Ja tulokset ovat vain hämmästyttäviä.
(12:27) Jos poistat vanhenevia soluja, ikään liittyvälle patologialle on mahdollista tehdä yksi kolmesta asiasta: joko teet siitä vähemmän vakavaa tai lykkäät sen puhkeamista tai — ja tämä on tietysti jota me kaikki rakastamme – joissakin tapauksissa voit jopa kääntää tämän patologian.
Strogatz (12:49): Vau.
kampus: Tiedän. Tämä on totta toistaiseksi nivelrikon kohdalla. Ja tämä on nyt tavallaan antanut lihaa ajatukselle, että kehitetään lääkkeitä, jotka voivat tehdä sen, mitä siirtogeenimme voivat tehdä. On liian myöhäistä kenenkään aikuisen saada siirtogeeninsä. Mutta jos sinulla on syntymätön vauva, se voi olla mahdollista.
Strogatz (13:09): Voi, ymmärrän mihin olet menossa tällä. Tarkoitan, että se on tietysti iso matopurkki meille, eikö olekin sitä, että tiedät...
kampus (13:15): Tiedän, se on liian poliittista. Se on jo tehty.
Strogatz (13:17): Ai, todella?
kampus (13:19): No, se on tehty. Se on tehty Kiinassa. Eikö?
Strogatz (13:22): Sanot, että sikiöt — tai ennen sikiöitä —
kampus (13:25): Se on oikein. Suunniteltu. Joo. En tiedä tyyppiä, joka teki sen, kiinalainen, joka teki sen, tuomitsi yhteisöltä, koska siellä ei ollut tarpeeksi valvontaa. Ei valvontaa, ja niin edelleen. Mutta se on mahdollista. Ei ole mitään älyllistä syytä, miksi emme voi tehdä siirtogeenisiä ihmisiä. Ja arvaukseni on, se ei ole vain Kiina.
Strogatz (13:45): Okei, mitä tulee todellisuuteen – tiedämme, että olet tehnyt – sinä ja muut ihmiset, jotka tekivät siirtogeenisiä hiiriä, jos minä – varmista vain, että sain sen. Sanoit, että siirtogeenissä on kolme osaa, joista kaksi kuulostaa olevan havaitsemista varten. Joten siellä on luminesoiva ja fluoresoiva osa. Mutta tappajaosa on se osa, joka näyttelee - tulevaisuudessa - huumeiden roolia, luulisin, että ne voivat tappaa huonot vanhenevat solut. Sinulla oli tämä geneettinen mekanismi -
kampus (13:46): Juuri niin. Joten lääke, jota käytämme tappamaan hiiren vanhenevia soluja, ei toimisi ihmisillä, koska ihmiset eivät ole siirtogeenisiä. Mutta ajatuksena olisi nyt kehittää uusia lääkkeitä. Ja niitä kehitetään. Siellä on jo joitain, joita käytetään hiirillä, ja jopa muutamia alkuvaiheen kliinisissä kokeissa ihmisillä ajatuksena, että ne jäljittelevät sitä, mitä siirtogeenimme voi tehdä tämän muuten hyvänlaatuisen lääkkeen läsnä ollessa.
Strogatz (14:13): Ja niinpä tässä on pointti, että jos tämä todella tapahtuu, tämä antaa meille toivoa, kuten sanoit, lykkäämisestä, parantamisesta tai joissakin tapauksissa ehkä - jälleen kerran haaveilemme, mutta on kuin tiede tämän takana – tai mahdollisesti joidenkin näistä monista ikääntymiseen liittyvistä sairauksista kumoaminen. Juuri siitä kerroit meille. Joo. Vau.
kampus (15:01): Kuolet tenniskentällä klo 110. Mutta voitat.
Strogatz (15:06): Kiitos paljon, Judy. Tämä on ollut vain ilahduttava keskustelu, iloni.
Kuuluttaja (15:14): Tutustu muihin tieteen mysteereihin Quanta-lehti kirja Alice ja Bob kohtaavat Tulipallon, julkaisija The MIT Press. Saatavilla nyt klo Amazon.com, Barnesandnoble.com tai paikalliseen kirjakauppaan. Muista myös kertoa ystävillesi The Joy of Why podcast ja anna meille positiivinen arvostelu tai seuraa missä kuuntelet. Se auttaa ihmisiä löytämään tämän podcastin.
Strogatz (15:39): Miksi ikääntymme ja mitä kehollemme tapahtuu ikääntyessämme, ovat kaksi ikääntymisen suurinta mysteeriä. Toinen mysteeri liittyy sukupuolieroihin. Naiset elävät yleensä pidempään kuin miehet. Usein sanotaan, että he elävät kolmesta viiteen vuotta pidempään. Mutta todella, jos katsot maailmanlaajuisia tilastoja, huomaat, että joissakin paikoissa naiset elävät yli 10 vuotta pidempään. Joten mikä naisena olemisessa tekee naisista kestävämpiä? 70-vuotiaan naisen ruumis voi olla biologisesti alle 70-vuotias verrattuna 70-vuotiaan miehen ruumiiseen. Ikääntymisen tutkijat sanovat, että epigeneettinen kello toimii eri tavalla jokaisella.
(16:19) Jos ymmärrämme, miksi naisen aivot voivat myös ikääntyä eri tavalla kuin miehen, voimme ehkä kehittää hoitoja auttamaan kaikkia. Tämän kysymyksen tutkimus vie meidät proteiineihin ja sukupuolikromosomeihin ja hormoneihin. Tavoitteena on ymmärtää tämä kaikki paremmin. Voiko ikääntymisprosessia hidastaa jotenkin?
(16:39) Liittyy nyt kanssani keskustelemaan kaikesta tästä on tohtori Dena Dubal. Hän on neurologian apulaisprofessori Kalifornian yliopistossa, San Franciscon Weill Institute for Neurosciences -instituutissa. Hänen laboratorionsa tutkii naisten pitkäikäisyyttä ja ikääntyviä aivoja. Mikä tekee siitä kestävän kognitiivista heikkenemistä vastaan? Tri Dubal on myös tutkija Simons Collaborationin kanssa Plastisuus ja ikääntyvä aivot. Dena, kiitos paljon, että liityit joukkoomme tänään.
Dena Dubal (17:06): Olen iloinen. Kiitos kutsusta.
Strogatz (17:08): No, olen todella innoissani tästä. Tiedätkö, ajattelen omassa perheessäni kuinka teräviä jotkut naiset olivat 90-luvulla jopa. Minulla oli äskettäin täti, joka kuoli juuri 100-vuotissyntymäpäiväänsä. Hän oli tupakoinut koko ikänsä. Mutta hän oli terävä. Ja en tiedä kuinka hän olisi voinut elää niin kauan. Miehet olivat kaikki poissa, aviomiehet olivat kaikki kuolleet.
Dubal (17:32): Joo, huomasin nuorempana jotain samanlaista alkuperäperheessäni, eli naiset elävät pidempään kuin miehet. Ja joka kesä vanhempani veivät minut takaisin Intiaan, kotimaahansa. He ovat maahanmuuttajia Intiasta. Ja vietimme aikaa hyvin pienessä kylässä Länsi-Gujaratissa. Ja oli todella merkillistä, että vanhukset olivat todellakin enimmäkseen naisia. Ja minulla oli isoisoäiti, jonka nimi oli Rumba, joka oli vain merkittävä nainen, ei koulutettu, mutta todella älykäs. Ja hän eli melkein 90-vuotiaaksi. Ja hänen miehensä, isoisoisäni, vaikka hän oli vankka, pitkä, komea ja myös erittäin älykäs, hän kuoli 40-vuotiaana. Ja niin hänen elinikä oli lähes kaksinkertainen hänen elinikäänsä verrattuna. Ja tämä nähtiin todella koko perheessäni, että naiset elävät pidempään kuin miehet ja minä aina ihmettelin, miksi se oli.
Strogatz (18:41): Tarkoitan, olen varma, että monet kuulijamme ajattelevat samaa asiaa. Se on melko yleinen kokemus, että naiset elävät miehiä kauemmin. Se ei tietenkään ole universaalia. Poikkeuksia on kaikenlaisista syistä, mutta se on vain hämmästyttävä yleinen trendi.
Dubal (18:55): Joten jokaisessa yhteiskunnassa, jossa kuolleisuus kirjataan kaikkialla maailmassa, naiset elävät pidempään kuin miehet. Sierra Leonesta, jossa elinikä on alhaisempi, Japaniin ja Ruotsiin, joissa elinikä on paljon pidempi. Mutta tässä on todella mielenkiintoinen tieto: Kun katsomme historiallisesti useiden maiden ja yhteiskuntien poikki, äärimmäisen kuolleisuuden aikoina, kuten nälänhädän ja epidemioiden kaltaisina, tytöt elävät pidempään kuin pojat ja naiset pidempään kuin miehet.
(19:34) Ja tämä, tämä todella vihjaa meille, että naisen pitkäikäisyydellä on biologinen perusta, koska vaikka ympäristössä on erittäin korkea ja yhtä suuri kuolleisuus, tytöt elävät kauemmin kuin pojat ja naiset. elävät miehiä kauemmin. On joitakin hyvin, hyvin surullisia ja todella merkittäviä aikoja, jotka osoittavat tämän, mukaan lukien Irlannin nälänhätä ja monet, monet muut esimerkit maailmanhistoriassamme.
Strogatz (20:04): On todella kiehtovaa ajatella, että se on jotenkin niin luontaista, että siinä on jotain – tiedäthän, olet maininnut kulttuuriset näkökohdat, mutta tuntuu, että jotain puhtaasti biologistakin on tekeillä. Ja mietin, voisimmeko päästä siihen. Tarkoitan, tapahtuuko itse kehossa jotain, mikä voisi selittää nämä erot?
Dubal (20:26): Voi olla, oikeastaan sanoisin, neljä pääsyytä. Jos ajattelemme tätä, biologisesti, miksi sukupuolierot ja ihmisen pitkäikäisyys voisivat olla olemassa. Se liittyy sukupuolikromosomeihin, genetiikkaamme, geneettiseen koodiimme ja jokaiseen kehomme soluun. Ja se on, että naispuolisilla nisäkkäillä ja varmasti naispuolisilla ihmisnisäkkäillä on jokaisessa solussa kaksi X-kromosomia. Yksi niistä inaktivoituu kehityksen aikana, mutta X-kromosomeja on kaksi, ja se on naisten ja tyttöjen sukupuolikromosomikomplementti. Sitä vastoin pojilla ja miehillä on yksi X ja yksi Y.
(21:12) Ja niin tässä jo alussa, genetiikassamme on hyvin selvä ja silmiinpistävä ero. Ja niin tämä ero, ja XX naisilla verrattuna XY miehiin, syntyy biologisista syistä, sukupuolieroista pitkäikäisyydessä. Yksi on se, että miehillä on Y. Ja uskotaan, vaikkakaan ei ole kokeellisesti osoitettu, että Y-kromosomin läsnäololla saattaa olla myrkyllisiä tai haitallisia vaikutuksia.
Strogatz (21:48): Vau, mikä idea. No, miksi elävät olennot ylipäätään vanhenevat? Miksi emme elä ikuisesti? Mikä ylipäätään aiheuttaa ikääntymistä?
Dubal (21:56): Se on hyvin yksinkertainen mutta filosofinen kysymys. Sanoisin, että ikääntyminen on sitä, mitä tapahtuu ajan myötä solujen biologiaan. Biologisissa toiminnoissa tapahtuu muutos, joka johtaa toimintahäiriöihin ja alttiuteen sairauksille. Yksi suuri syy on geneettinen epävakaus. Joten ajan myötä geneettisestä koodistamme tulee epävakaampaa. Joitakin mutaatioita tapahtuu. Osat geeneistämme hyppäävät ympäriinsä - niitä kutsutaan transposoneiksi - ja häiritsevät muita geneettisen koodimme osia. Tapahtuu muutoksia - epigeneettisiä, mikä tarkoittaa geeniemme päällä -, jotka lopulta muuttavat tapaa, jolla solumme ilmaisevat itseään. Ja siitä tulee epäsäännöllinen ja huonompi ajan myötä ikääntymisen myötä.
Strogatz (22:54): Selvä, no niin, tarina siitä, miksi vanhenemme silloin, on ilmeisesti hyvin monitahoinen.
Dubal (23:01): Joo, joo, ja sen menettäminen, jota kutsumme homeostaasiksi. Mutta itse asiassa se on proteiinien siivoamista. Kuinka ne käännetään, miten niitä modifioidaan, miten ne taitetaan, mitä soluissamme oleville proteiineille tehdään. Ja näiden proteiinien kotihoito heikkenee ikääntymisen myötä. Ja niin sitten on tämä olennaisesti roskan kerääntyminen, kuten sotkua, joka todella tukkii solujen prosesseja ja edistää myös ikääntymistä. Mitokondriot ovat solujemme voimalaitoksia, ja niiden toimintahäiriöt lisääntyvät ikääntymisen myötä.
(23:40) Tämä tuo meidät takaisin toiseen mahdolliseen biologiseen syyyn naisen pitkäikäisyyteen, se vie minut johonkin, jota kutsutaan "äidin kiroukseksi". Joten kaikki mitokondriot kaikissa soluissasi, Steve, ja kaikki minun, ovat peritty äideiltämme. Joten solun jakautumisen ja tsygootin muodostumisen aikana äidit siirtävät mitokondrionsa, eivät isät. Tästä tulee todella tärkeää, koska mitokondriot voivat kehittyä vain naisen kehossa. Urokset eivät koskaan siirrä mitokondrioitaan eteenpäin.
(24:24) Ja niin loppujen lopuksi se ennustaa, että mitokondrioiden toiminta on kehittynyt enemmän naisen fysiologiaan verrattuna miesten fysiologiaan. Ja tämä voi vaikuttaa ikääntymiseen, kun asiat alkavat mennä pieleen. Naissolut voivat olla sopivampia, koska niiden mitokondriot ovat kehittyneempiä naissoluihin verrattuna miessoluihin. Miehille se olisi äidin kirous.
Strogatz (24:50): Ja sitten ehkä äidin siunaus naisille. Mielenkiintoista. Tämä on mielenkiintoinen asia. Vau. Joten se antaa minulle erittäin hyvän kuvan siitä, mitä tapahtuu. Joten pidempi eläminen on kuitenkin vain yksi näkökohta siitä, mistä keskustelemme täällä. Ongelmana on myös parempi elämä, eikö niin? Mitä tulee siihen, että ihmiset eivät koe sitä kognitiivista heikkenemistä, jota me kaikki yhdistämme vanhenemiseen.
Dubal (25:18): Joo. Eli elinikä on yksi asia, eikö niin? Miten, kuinka kauan ihminen elää? Ja juuri nyt historian vanhin kirjattu henkilö on elänyt noin 122-vuotiaaksi. Mutta sitten terveydentila on todella mitta siitä, kuinka monta terveellistä elämää on yksi eläminen. Se on se, mitä todella tavoittelemme, todella hyvää terveyttä, jossa emme kärsi syövistä, sydän- ja verisuonitaudeista, hermostoa rappeutuvista sairauksista, kuten Alzheimerin taudista, kognitiivisista rappeutumisesta ja muusta ikääntymisen myötä tapahtuvasta.
(25:58) Joten erittäin hyvällä terveydentilalla ihminen elää tervettä elämää ilman näitä kroonisia heikentäviä tiloja, vaikkapa 100 ikävuoteen asti ja sitten kuolee rauhallisesti unissaan keuhkokuumeeseen, sanotaanko. Mutta se on terveydenhuolto. Se on todella elämää ilman sairauksia. Ja tiedätkö, syy miksi olemme niin kiinnostuneita eliniän kestosta, on se, että asiat, jotka auttavat meitä elämään pidempään, auttavat meitä elämään paremmin.
(26:32) Joten jos voimme ymmärtää molekyylejä, jotka työskentelevät yhdessä pitkän iän saavuttamiseksi, voimme kerätä ne molekyylit auttaaksemme torjumaan sairauksia. Ja siksi olemme niin kiinnostuneita: "Vau, miksi naiset elävät pidempään kuin miehet?" Onko olemassa jotain ikääntymisen biologiaa, joka voidaan löytää, oppia ja sitten korjata miesten ja naisten terveyden parantamiseksi?
Strogatz (27:02): No, aloitetaanpa sitten perehtymään siihen. Tarkoitan, että terve järkemme sanoisi, että sen täytyy koskea sukupuolihormoneja. Että yhdistämme testosteronin miehiin ja estrogeeniin naisiin. Onko estrogeeni se salaisuus tässä, että se on jotenkin suojaava? Tai aloitetaanpa siitä. Onko tämä tarina estrogeenista?
Dubal (27:24): Joo, se on kultainen kysymys. Joten tämä vie minut neljännen biologisen syyn sukupuolieroihin pitkäikäisyydessä. Yksi oli, voisiko Y:n läsnäolo lisätä kuolleisuutta? Onko se ylimääräinen X naisilla, joka pidentää elinikää? Onko se äidin kirous mitokondrioiden periytymisestä vain äideiltä, mikä toimii miehiä vastaan? Ja neljänneksi, entä sukupuolihormonit? Voisiko olla niin, että testosteroni lyhentää elinikää miehillä ja estrogeeni lisää sitä naisilla?
(27:58) Mielestäni tämä on todella tärkeä mahdollisuus ja kun otetaan huomioon sukupuolten erot biologiassa ja pitkäikäisyydessä. Ja meillä on erittäin mielenkiintoisia vihjeitä luonnollisista ihmiskokeista ja eläinkokeista.
(28:16) On jonkin verran tukea sille, että testosteronin poistaminen pidentää ikää. Korean Chosun-dynastiassa oli korealaisia eunukkeja, jotka kastroitiin. He olivat hyödyllisiä ja arvostettuja dynastian ja keisarillisen hovin jäseniä. Ja he elivät hyvin pitkän elämän, huomattavasti pidemmän elämän kuin samaan aikaan eläneet miehet, joilla oli sama sosioekonominen asema – keskimäärin 15 vuotta pidempään.
Strogatz (28:49): Tämä on hämmästyttävää.
Dubal (28:51): Eikö?
Strogatz (28:52): Vau!
Dubal (28:52): Se viittaa siihen, että testosteronin väheneminen pidentää ikää. Ja me näemme tämän itse asiassa. Eläinkokeissa on tehty eläintutkimuksia, joissa lampaat kastroidaan ja elävät pidempään verrattuna lampaisiin, joita ei ole tehty. Ja joitain erittäin vankkoja tutkimuksia koirilla. Tietenkin steriloimme koiramme ja kastroidut urokset elävät pidempään kuin kastroimattomat urokset.
(29:16): Mutta, Steve, minun on kerrottava sinulle, että tämä esittämäsi kysymys poltti minua monta, monta vuotta. Voivatko hormonit vaikuttaa naisen pitkäikäisyyteen? Onko se estrogeeni vai voivatko se olla sukupuolikromosomit, jotka vaikuttavat pitkäikäisyyteen? Ja siihen asti teimme todella siistin kokeen selvittääksemme nämä kaksi syytä, ja haluaisin selittää sen, jos nyt on hyvä hetki.
Strogatz (29:42): Se on täydellinen ja, ja pidän sinusta, kuvailet sitä siistiksi, koska luin – luin siitä valmistautuaksemme keskusteluumme. Luulin, että tämä oli niin tyylikäs ja - tiedäthän, tämä on kuin ensiluokkaista tiedettä. Tämä on tieteellinen menetelmä kysyä tämä hankala kysymys ja löytää tapa saada hyvä likimääräinen vastaus siihen.
Dubal (30:04): Se oli todella jännittävä kokeilu. Ja sillä ei ollut väliä, mitkä tulokset olivat, meidän piti seurata tiedettä ja tiede kertoisi meille jotain pitkäikäisyyden sukupuolierojen syistä.
(30:18) Ja jotta voisimme selvittää, ohjasivatko naisen pitkäikäisyyttä hormonit vai sukupuolikromosomit, käytimme todella tyylikästä, kuten sanoit, eläinmallia, nimeltään FCG-malli, "neljä ydingenotyyppiä". malli. Ja näissä hiirissä on tapahtunut geenimanipulaatiota, geenitekniikkaa, joka on tapahtunut. Ja se on Y-kromosomissa, siellä on tämä SRY, tai kiveksiä määräävä tekijä, on geeni, joka aiheuttaa miesten erilaistumisen ja kivesten ja testosteronin tuotannon.
(30:58) Joten tässä mallissa SRY poistetaan Y-kromosomista ja lisätään muihin autosomeihin, ei-sukupuolikromosomeihin. Ja tämä mahdollistaa tämän kivesten määräävän tekijän periytymisen SRY, sen periytyvät miehet, jotka ovat XY, tai naiset, jotka ovat XX. Joten loppujen lopuksi tämä geenitekniikka mahdollistaa hiirten luomisen, joilla on neljä sukupuolta: XX hiirtä, joilla on munasarjat, mikä on tyypillinen naaraspuolinen biologinen genotyyppi ja fenotyyppi. XX hiirtä, jotka ovat kehittyneet uroksiksi, joilla on kivekset. Ja se taas, koska he perivät kivesten määräävän tekijän SRY ja ne ovat eriytyneet uroksiksi ja niitä ei voida erottaa muista uroshiiristä, paitsi että ne ovat XX. Joten heillä on kivekset, heillä on miesten lisääntymiskäyttäytymistä, he ejakuloivat. He taistelevat häkeissään. Ne ovat uroshiiriä, paitsi ne ovat XX.
Strogatz (32:10): Hmm. Joten minulla on se. Haluan varmistaa, että kaikki kuuntelevat ymmärtävät sen, koska se on niin uskomaton tapa tehdä asioita, joita voit tehdä. Tarkoitan, että sanon sen karkeasti - mielestäni se on suurin piirtein oikein - fenotyyppisesti, ulkoapäin, ne näyttävät miehiltä, mutta sisältä, kromosomiensa suhteen, ne näyttävät naisilta.
Dubal (32:29): Juuri niin. Oikein. Ja sitten teemme saman uroksilla, sillä tuotamme XY-uroksia, joista puuttuu kiveksiä määräävä tekijä ja jotka ovat oletuksena kehittyneet naaraiksi – toisin sanoen niitä ei voida erottaa muista naarashiiristä. Heillä on munasarjat, heillä on kohtu, he pyöräilevät, heillä on naaraspuolinen lisääntymiskäyttäytyminen, he ovat naarashiiriä, paitsi että niiden genetiikka on XY. Ja sitten meillä on tyypillinen uros, joka on XY-uros, joka on kehittänyt urosfenotyypin.
(33:08) Joten tämä malli tuottaa neljä sukupuoligenotyyppiä miehillä ja naisilla, XX ja XY, jotka kehittyivät joko munasarjoilla tai kiveksillä. Ja tämän avulla voimme todella seurata, mitkä hiiret elävät pidempään. Onko kyse hiiristä, joilla on munasarjat riippumatta siitä, ovatko ne XX tai XY? Vai ovatko hiiret XX, joilla on naarasgenetiikka, riippumatta siitä, ovatko ne kasvaneet munasarjojen tai kivesten kanssa?
Strogatz (33:37): Ennen kuin paljastat vastauksen? Esitän kysymyksen eri tavalla, koska haluan jokaisen pohtivan tätä kysymystä päässään ja arvaavan, mikä on vastaus. Joten kysymys kuuluu, olet luonut tämän asian, jonka ympärille on hieman vaikea kietoa, mutta mielestäni meillä on se. Nämä neljä sukupuolta, perinteinen mies, perinteinen nainen, uros geneettisesti, mutta en tiedä kumpaa kutsut mieheksi. Soitatko – soitat, kutsutteko mieheksi mitään, mikä on XY, onko oikein?
Dubal (34:07): Kyllä. Mutta se on maku- ja tyyliasia.
Strogatz (34:11): Okei, mutta se on siis organismi, joka on XY, mutta jolla on munasarjat, kyllä. Tai sinulla voi olla organismi, joka on X. Se ei ole elin. Se on hiiri, jossa on XX, mutta jossa on kivekset.
Dubal (34:24): Se on, se on sudoku. Tämä on kuin tieteellinen sudoku.
Strogatz (34:30): Se on hienoa.
Dubal (34:30): Joo, meillä ei itse asiassa ollut erityistä hypoteesia, aioimme seurata tiedettä. Löysimme hyvin selvästi, että hiiret, joilla oli kaksi X-kromosomia, elivät pidempään kuin ne, jotka olivat XY-kromosomia. XX-hiiret eli XX-hiiret, jotka elivät pidempään kuin XY-hiiret, riippumatta siitä, ovatko ne kasvaneet munasarjojen kanssa ja niillä on paljon estrogeenia tai vaikka niillä oli kiveksiä ja paljon testosteronia. Joten tämä oli ratkaiseva geneettinen koe, joka osoitti meille todella ensimmäistä kertaa, että sukupuolikromosomit vaikuttavat naisen pitkäikäisyyteen.
(35:14) Kokeilu opetti meillekin enemmän. Hiiret, jotka elivät pisimpään kaikista ryhmistä, tai hiiret, joilla oli munasarjat yhdistettynä XX-kromosomiin, elivät maksimaalisen pisimmän eliniän, mikä viittaa siihen, että munasarjojen tuottamat hormonit, että munasarjat ja hormonit vaikuttavat myös naisten pitkäikäisyyteen. Ja ehkä testosteroni on haitallista. Joten vastaus oli, että tärkein tilastollinen vaikutus oli, että sukupuolikromosomit edistävät naisten pitkäikäisyyttä. Hormonit kuitenkin vaikuttivat sielläkin.
Strogatz (35:56): Joten neljästä sukupuolesta, joista voisimme valita tässä luomassasi sudokussa, perinteinen nainen, jos voin edelleen viitata siihen, näyttää olevan voittaja?
Dubal (35:56): Eläessään pisimpään. Joo.
Strogatz (36:12): Entä pahin? Entä se, joka elää lyhyimmin, arvaan?
Dubal (36:16): XY kiveksineen? XX-hiiret, olivatpa ne kasvaneet munasarjoilla tai kiveksillä, elivät pidempään kuin XY-hiiret, jotka kasvoivat munasarjoilla tai kiveksillä. XX-hiiret elivät noin 15-20 % pidempään kuin XY-hiiret.
Strogatz (36:33): Se on valtava ero. Se todella, tarkoitan, oletan, että millä tahansa tilastollisella mittarilla pidettiin merkittävänä. Tilastotietojesi on täytynyt sanoa, pitääkö paikkansa?
Dubal (36:41): Ehdottomasti. Hyvin, hyvin selvästi merkittävä, erittäin selkeä sukupuolikromosomivaikutus.
Strogatz (36:47): No, kiitos tästä erittäin inspiroivasta ja ajatuksia herättävästä huomautuksesta, Dena. Tiedätkö, tämä oli todella loistava keskustelu. Kiitos paljon, että liityit joukkoomme tänään.
Dubal (36:55): Olen iloinen.
Kuuluttaja (36:58): Haluatko tietää, mitä matematiikan, fysiikan, tietojenkäsittelytieteen ja biologian rajoilla tapahtuu? Sotkeutua Quanta-lehti, toimituksellisesti riippumaton julkaisu, jota Simons Foundation tukee. Missiomme on valaista perustieteen ja matematiikan tutkimusta julkisen palvelun journalismin kautta. Vieraile osoitteessa quantamagazine.org.
Steve Strogatz (37: 22): The Joy of Why on podcast osoitteesta Quanta-lehti, toimituksellisesti riippumaton julkaisu, jota Simons Foundation tukee. Simons Foundationin rahoituspäätökset eivät vaikuta aiheiden, vieraiden valintaan tai muihin toimituksellisiin päätöksiin tässä podcastissa tai Quanta-lehti. The Joy of Why on tuottanut Susan Valot ja Polly Stryker. Toimittajamme ovat John Rennie ja Thomas Lin, joita tukevat Matt Carlstrom, Annie Melchor ja Leila Sloman. Teemamusiikkimme on säveltänyt Richie Johnson. Logomme on Jackie King, ja jaksojen kuvitus on Michael Driver ja Samuel Velasco. Olen isäntäsi, Steve Strogatz. Jos sinulla on meille kysymyksiä tai kommentteja, lähetä meille sähköpostia osoitteeseen quanta@simonsfoundation.org. Kiitos kuuntelemisesta.
