אם הזדקנות זה רע, למה הברירה הטבעית לא נפטרה ממנה?

פעם לפני המון שנים, היו רק אורגניזמים חד-תאיים. האורגניזמים החד-תאיים הראשונים התרבו ככל הנראה בחלוקה סימטרית, כפי שחלק מהם מתרבים עד היום. בחלוקה סימטרית אורגניזם אחד הופך לשני עותקים בלתי ניתנים להבחנה, כך שאי אפשר לומר מי תא האם ומי תא הבת. במצב שהרביה מבוססת על חלוקה סימטרית לא תתכן הזדקנות. לו היתה הזדקנות, היא היתה מורשת מדור לדור, כיוון שאורגניזם זקן אחד היה הופך לשני אורגניזמים זקנים. כתוצאה מכך כל השושלת היתה מזדקנת ולבסוף גוועת. אז במצב הקדמוני שבו יש רק אורגניזמים חד-תאיים שמתרבים בחלוקה סימטרית, אין הזדקנות ולא תתכן הזדקנות. הזדקנות ככל הנראה נכנסה לתמונה עם הופעתם של אורגניזמים רב-תאיים. באורגניזמים אלה קיימת הפרדה בין התאים שמרכיבים את הגוף, שנקראים תאים סומטיים, או פשוט סומה, לבין תאי רבייה, ששייכים לשורת הנבט. הזדקנות של הסומה היא אפשרית כל עוד שורת הנבט לא מזדקנת וכך ההזדקנות לא מורשת מדור לדור. יצורים רב-תאיים שלא קיימת אצלם הפרדה בין שורת הנבט לסומה, כמו ההידרה (Hydra), סוג של צורב שכל תא בגוף שלו יכול להתפתח לאורגניזם שלם, יצורים כאלה לא מראים סימנים של הזדקנות. למרות שישנם גם יצורים חד-תאיים שמתחלקים בחלוקה א-סימטרית (כלומר יש הבחנה בין תא אם לתא בת. למשל בשמרים וגם בחיידקים מסויימים), שמאפשרת הזדקנות של תא האם, משערים שההזדקנות החלה ביצורים רב-תאיים.

אם כן, הזדקנות לא היתה חלק בלתי-נפרד ממארג החיים מאז ומעולם, אלא התפתחה בשלב שבו הופיעו אורגניזמים רב-תאיים. היא לא היתה חייבת להתפתח, והיא גם לא התפתחה אצל כל האורגניזמים (צמחים רבים, ההידרה שציינתי ואפילו יונקים מסויימים לא מראים סימנים של הזדקנות). למעשה עצם ההתפתחות שלה הוא פרדוקסלי. אנחנו יודעים שהברירה הטבעית מעדיפה תכונות שמקנות לפרט כשירות גבוהה (במובן הדרוויניסטית של הצלחה רבייתית), ואילו הזדקנות בהגדרתה כרוכה בירידה בתפקוד באופן שפוגע בכשירות. למה אם כן הזדקנות התפתחה מלכתחילה?

הפרדוקס הזה העסיק את חוקרי האבולוציה בערך מאז ניסוחה של תיאוריית האבולוציה. את התיאוריה האבולוציונית המפורטת הראשונה של ההזדקנות הגה הביולוג הבריטי פיטר מדאוור ב1952 (לימים חתן פרס נובל בזכות תגליות אחרות). מדאוור שאב מרעיונות מוקדמים יותר של של פישר (1930) והלדיין (1941), ששיערו שקיים קשר בין קצב ההזדקנות לבין תמותה טבעית מגורמים חיצוניים [1]. בסביבה טבעית ישנם גורמי הסיכון חיצוניים, כמו טורפים, מחלות ותנאים קשים. מהסיכונים החיצוניים האלה נגזר לכל אורגניזם משך חיים סופי טיפוסי, שנקבע לפי התכונות שלו והתכונות של הסביבה שבה הוא חי. עכבר למשל חי בממוצע שנה אחת לפני שהוא נטרף או מת מקור. מכאן נובע אחד העקרונות המרכזיים באבולוציה של ההזדקנות. לפי העקרון הזה, ככל שתכונה מזיקה מופיעה בגיל מאוחר יותר, יש לברירה הטבעית פחות הזדמנות לפעול לסלק אותה. הסיבה היא שברוב המקרים התכונה הזאת לא תופיע כלל, כי האורגניזם ימות קודם לכן בגלל אותם גורמים חיצוניים. אם כן, אפשר לומר שכוח הסלקציה פוחת בהדרגה עם הגיל. כדי לבסס תיאוריה של הזדקנות על העקרון הזה, מדאוור שיער שקיימות מוטציות שהשפעתן השלילית באה לידי ביטוי רק בגיל הרבה יותר מתקדם מגיל מוות הטיפוסי שנובע מגורמים חיצוניים. כיוון שלברירה הטבעית לא היתה הזדמנות לפעול ולסלק את המוטציות האלה מהמאגר הגנטי, הן הלכו והצטברו באוכלוסיה עם הדורות. מוטציות אלה שגורמות לירידה בתפקוד, אבל רק בגיל מתקדם מעבר לגיל המוות הטיפוסי, הן שגורמות להזדקנות לפי התיאוריה של מדאוור. התיאוריה הזאת ידועה כ"תיאוריית הצטברות המוטציות" של ההזדקנות.

חדי העין יכלו לזהות מעגליות סמויה בטענה שאין זקנה בטבע ולכן אין סלקציה נגד זקנה. כל מי שראה נשיונל גאוגרפיק יודע שהאריות מחפשים את הגנו הכי זקן וחלש כדי לבודד אותו מהעדר ולטרוף אותו. לפחות במקרה הזה, גנואים זקנים הם נדירים בדיוק בגלל שהם זקנים ומהווים מטרה נוחה לטורפים. אכן, בסביבה טבעית חלים באורגניזמים רבים שינויים מדידים בפרמטרים שמשפיעים על הכשירות, כמו מהירות, כוח וחדות חושים, באופן שהוא תלוי גיל, ומחקרים באמת הראו שבאוכלוסיות טבעיות, שיעור התמותה גדל עם הגיל, כמצופה. המשמעות של זה היא שכוח הסלקציה אולי יורד עם הגיל, אבל הוא לא יורד ל-0 מספיק מהר בשביל להסביר למה הברירה הטבעית לא פעלה להפטר מהגנים שגורמים להזדקנות. להזדקנות יש תווית מחיר, ומשהו חייב לפצות על זה כדי שהיא תשרוד באבולוציה. אם אי-הזדקנות היתה בחינם, גנואים שלא מזדקנים היו רוכשים יתרון ברור והתכונה הזאת היתה משתלטת.

5 שנים מאוחר יותר, בשנת 1957, ביולוג אבולוציוני אמריקני בשם ג'ורג' וויליאמס הוסיף נדבך לתיאוריה של מדאוור שנועד להסביר למה הזדקנות שורדת ברירה טבעית לא אפסית [1, 2, 3]. הוא שיער שחלק מהתכונות המועילות של כל אורגניזם מצומדות לתכונות מזיקות (כמו הזדקנות, אבל לא רק) בצורה שהאבולוציה לא הצליחה לנתק. מכניסטית, הצימוד יכול להתבסס על גן, או מוטציה בגן, שבנוסף להיותה מזיקה בגיל מאוחר, כמו שמדאוור הציע, היא גם מועילה בגיל צעיר. הוא קרא למצב הזה פליאוטרופיה אנטגוניסטית. הוא טען שכיוון שכוח הברירה הטבעית נחלש עם הגיל, אפילו תועלת מינימלית של אותו גן או מוטציה בגן בגיל צעיר יכול לפצות על עלות גדולה בגיל מבוגר, בראיה כוללת של הברירה הטבעית. לכן המוטציה מקנה יתרון אדפטיבי. כמו החלשות כוח הברירה הטבעית עם הגיל, העקרון של פליאוטרופיה אנטגוניסטית הפך לעקרון מנחה חשוב בחשיבה על האבולוציה של ההזדקנות. דוגמא אפשרית לפליאוטרופיה אנטגוניסטית היא סלולר סנסנס, מנגנון תאי שמגביל התפתחות של סרטן אבל בטווח הארוך נעשה מזיק.

בפוסט קודם ראינו שלפי המיינסטרים המדעי, הזדקנות נובעת מהצטברות של נזק ברמה המולקולרית. כדי לסתור את הצטברות הנזק האורגניזם משלם מעין מס תחזוקה, שהוא העלות האנרגטית של תיקון אותם נזקים. כמובן שכל אורגניזם פועל על משאבים מוגבלים (של אנרגיה שהוא משיג ממזון, כלומר) ולכן הוא צריך לחלק אותם בצורה חכמה בין הפעילויות הפיזיולוגיות השונות שלו. בשנת 1977, טום קירקווד השתמש בעובדה הזאת כדי להכליל את מושג הפליאוטרופיה האנטגוניסטית של וויליאמס [3]. הוא שיער שהאורגניזם ישקיע בתחזוקה רק במידת הצורך ולא יותר מזה. ומהי מידת הצורך? בדיוק המידה שתביא אותו לגיל שבאופן טיפוסי הוא ימות, בגלל גורמים חיצוניים. כלומר, לא שווה להשקיע בגוף שיחזיק 10 שנים אם ממילא אתה לא צפוי לחיות יותר משנה, כמו במקרה של העכבר. שווה להשקיע רק במידה שתראה תמורה. כדאי להשקיע בתחזוקה כך שהגוף יגיע לגיל שנה במצב טוב, ואת יתר האנרגיה להפנות לטובת פעילויות כמו צמיחה ורביה. העמדת צאצאים נוספים מבטיחה את המשכיות הגנים. לפי ההגיון הזה ההזדקנות התפתחה בגלל שיש משאבים מוגבלים, והסביבה קובעת שיותר משתלם להשקיע אותם ברביה מאשר בקרב נפסד בזקנה. זקנה שממילא לעולם לא תגיע אליה כי יאכל אותך אריה לפני כן או שתחליק באמבטיה. כיוון שהתיאוריה של קירקווד טוענת שהאורגניזם מזניח את התחזוקה של התאים הסומטיים לטובת הפצה של תאי הרביה, היא נקראת תיאוריית Disposable soma. התיאוריה הזאת מחדירה גם את העקרון החשוב של שקלול תמורות (trade-off) לשיח של ביולוגיה אבולוציונית, כשהיא טוענת שקיים שקלול תמורות פיזיולוגי בין תחזוקה לבין צמיחה והתרבות. את הפליאוטרופיה האנטגוניסטית של וויליאמס אפשר לפרש כשקלול תמורות גנטי. תחת העקרונות האלה אפשר לראות בהזדקנות תוצא לוואי של סלקציה בעד השרדות ורביה בגיל צעיר, שמצומדים אנרגטית וגנטית להזדקנות בגיל מאוחר יותר.

לתיאוריות של מדאוור, וויליאמס וקירקווד יש הנחה משותפת שהכוח של הברירה הטבעית פוחת עם הגיל. הגילאים בהם הכוח של הברירה הטבעית פחות נקראים גם "צל סלקציה". רק כשתנאי הסביבה משתנים כך שהאיומים החיצוניים פוחתים, מתאפשרים חיים ארוכים שנמשכים אל תוך צל הסלקציה. ב-200 השנים האחרונות תוחלת החיים האנושית גדלה בכ-2.5 שנים בממוצע לכל עשור, בזכות שיפור בתנאי המחייה. עקב כך רוב האנשים חיים מעבר לתוחלת החיים שהיתה להם בתנאים טבעיים, ואל תוך צל הסלקציה. זה מפגיש אותנו עם כל מיני מחלות זקנה, כמו סרטן ואלצהיימר, שלברירה הטבעית לא היתה הזדמנות לסלק. לכן תוחלת החיים הבריאה לא גדלה כמו תוחלת החיים הכללית. גם בעלי חיים שנמצאים בסביבה מוגנת מפתחים סימפטומים של זקנה שהם נדירים בטבע.

דיאגרמה שמתארת את התיאוריות של האבולוציה של ההזדקנות. a. כוח הסלקציה דועך בסביבה טבעית (ירוק) ודועך לאט יותר בסביבה מוגנת (אדום). b. צל סלקציה בגילאים מאוחרים מאפשר למוטציות שמקבלות ביטוי רק בגילאים האלה להצטבר (מדאוור). c. מוטציות שהן טובות בגילאים צעירים אבל מזיקות בגילאים מאוחרים (וויליאמס). d. סלקציה על תחזוקה היא חזקה רק בגילאים מוקדמים (קירקווד). מתוך [1].

שלושת התיאוריות של הביולוגיה אבולציונית של ההזדקנות משלימות זו את זו ופותרות את הפרדוקס של ההזדקנות, מבחינה תיאורטית. ישנם אפילו מודלים מתמטיים, שפותחו על ידי המילטון ומאוחר יותר בריאן צ'רלסוורת', שמראים שההנחות של התיאוריות האלה אכן גוררות התפתחות של הזדקנות. אבל חשוב מכך, יש גם ממצאים אמפיריים שתומכים בתיאוריות האלה. מהטענה שקצב ההזדקנות נקבע לפי סיכונים חיצוניים נגזר שסביבה מוגנת תומכת בעיכוב של ההזדקנות במהלך האבולוציה. מכאן שיצורים שהם יותר מוגנים מטריפה צריכים להזדקן לאט יותר, יחסית. זו פרדיקציה שאפשר לבחון בטבע. ואכן, כשמשווים בעלי חיים שחיים ביבשת לקרובי משפחה שלהם שחיים על איים נטולי טורפים, מוצאים שההזדקנות בקרב שוכני האיים איטית יותר. כמו כן, בעלי חיים שהם מוגנים יותר מטורפים, כמו צבים שמוגנים על ידי השריון שלהם, או פילים ולווייתנים שמוגנים מתוקף המימדים שלהם, או ציפורים שיכולות לברוח בתעופה, נוטים להיות מאריכי ימים לעומת קרובי המשפחה שלהם שהינם פחות מוגנים. בעלי חיים כמו עכברים שהם חשופים מאוד לטריפה הם בעלי תוחלת חיים קצרה מאוד. מין אחד שחי בתנאים של איום מתוזמן ובלתי-נמנע, הקיליפיש, דג שחי בבריכות עונתיות, פיתח הזדקנות מואצת כי ממילא אין לו סיכוי לשרוד ברגע שהבריכה מתייבשת (אם תהיתם אך המין הזה שורד, הפתרון הוא שביצים שלהם שורדות באדמה היבשה ובוקעות עם הגשמים) [3].

התצפיות האלה קצת מריחות מ"קטיף דובדבנים" או באנגלית cherry picking, היינו בחירה סלקטיבית של ראיות שתומכות בהיפותזה שלך. אין דרך שיטתית לבדוק שבעלי חיים מוגנים יותר חיים יותר זמן, כי קשה להגדיר מה זה "מוגן", ויש גם משתנים אחרים כמו גודל (לווייתנים הם גדולים, עכברים קטנים) שיכולים להתערב ולהסביר את משך החיים בפני עצמם. מבחן מדעי יותר להיפותזה היה סדרה של ניסויי ברירה מלאכותית שנעשו בזבובי מחקר על ידי סטירז, זוואן ואחרים. המחקרים האלה, שנתפרשו על פני שנים רבות ועשרות או מאות דורות של זבובים, הראו שזבובים שמגדלים אותם בסביבה עם גורמי סיכון מעטים מסגלים משך חיים ארוך יותר, וההפך [3].

גם קיומו של שקלול תמורות נתמך על ידי ניסויים בזבובים. מייקל רוז, בריאן צ'ארלסוורת' ואחרים הראו שהגבלת הרביה לגילאים מאוחרים יותר מהרגיל יצרה זן של זבובים בעלי תוחלת חיים גבוהה יותר, על חשבון יכולת הרבייה המוקדמת שפחתה. גם סלקציה ישירה על משך החיים האריכה אותו על חשבון רביה מוקדמת. הניסויים האלה מהווים ראיה אמפירית חזקה לקיום של שקלול תמורות פיזיולוגי. מצד שני, ניתש ויכוח מתמשך שמא למוטציה בגן age-1 שמקנה לתולעים עגולות חיים ארוכים פי כמה, יש מחיר במונחים של כשירות (כלומר, חסרון שפוגע בססיכוי ההישרדות שלה). לפחות מחקר אחד טוען שבניסוי בו מאכילים את התולעים לסירוגין (כלומר הן צריכות לעבור תקופות ללא מזון), כפי שאולי קורה בטבע, זן הבר מנצח את הזן המוטנטי בעל משך החיים המוגדל (כלומר משתלט על האוכלוסיה מבחינה מספרית), מה שעשוי להסביר למה הזן המוטנטי לא נפוץ בבר. אבל מחקרים אחרים טענו שאין למוטציה שום השלכות שליליות.

האבולוציה של משך חיים מאזנת בין סלקציה לטובת גורמים שתורמים להצלחה רבייתית (צמיחה מהירה, פוריות), לבין סלקציה לטובת גורמים שנוגדים את המרכיב האינטרינזי של תמותה (מנגנוני בקרת נזקים מולקולריים). במסגרת של תיאוריית הפליאוטרופיה אנטגוניסטית, שקלולי התמורות שנצפו בניסויי הזבובים מתפרשים כדוגמא לכך שהגנים שמעניקים חיים ארוכים גם מעכבים את הרביה, והאבולוציה לא הצליחה לנתק את שתי התוצאות האלה. במסגרת של תיאוריית הדיספוזבל סומה, ההסבר הוא שהמשאבים שנדרשים לצורך אריכות ימים מושאלים מהמשאבים ששימשו לרביה. יש כאן הנחה שהזדקנות כרוכה בהצטברות של נזק, ולכן יש מחיר אנרגטי לעיכוב ההזדקנות. לכן זוהי תחזית של הדיספוזבול סומה שקצב ההזדקנות תלוי ביעילות ובעצימות של מנגנוני תחזוקה ברמה התאית והמולקולרית. בפוסט אחר עסקתי בשאלה אם הזדקנות היא מתוכנתת או תוצאה של הצטברות של נזקים, אבל מנקודת מבט של מכניזם ולא של אבולוציה. העליתי כמה טיעונים שתומכים בתיאוריה של הצטברות נזקים. הפוסט הזה משלים את הפוסט ההוא. חלק מהראיות האלה הן תצפיתיות – קורלציה בין יעילות של מנגנוני תחזוקה כמו תיקון דנא ובין יצור נמוך של סוכני נזק כמו מחמצנים, לבין משך חיים במינים שונים של יונקים וציפורים. ויש גם ראיות מניסויים שבהם פגיעה במנגנוני התיקון קיצרה את תוחלת החיים. אבל קיימת גם תיאוריה אלטרנטיבית שטוענת שלא מדובר בהצטברות פסבית של נזקים אלא במנגנון מתוכנת של הרס עצמי.

התיאוריה של הזדקנות מתוכנתת גורסת שלכל היצורים יש תוכנית הזדקנות שמקודדת בגנום שלהם, ויוצאת לפועל בהתאם לשעון פנימי, בשילוב עם גירויים חיצוניים. התכלית שלה – להרוג את האורגניזם. בשונה מהסלמון שאצלו תוכנית ההשמדה העצמית פועלת במהירות אחרי מחזור הרביה שלו, אצל רוב שאר היצורים זוהי תוכנית סמויה ואיטית. לפי התיאוריה הזאת, הזדקנות היא תכונה אדפטיבית שנועדה להגביל את משך החיים. זה עומד בניגוד לתיאוריות של מדאוור, וויליאמס וקירקווד שמסבירות את ההזדקנות כתוצר לוואי של שקלול תמורות ולא כאדפטציה.

למה שהאבולוציה תרצה להגביל את משך החיים של הפרט? יש כמה מנגנונים אבולוציוניים שיכולים להסביר התפתחות של תכונות שמזיקות ברמת הפרט, תהליך שעומד בניגוד לתיאוריה המקורית של דארווין. בין המנגנונים האלה אפשר למנות ברירה קבוצתית, שבה סלקציה פועלת ברמת הקבוצה (למשל, מגבילה אותה מלכלות את המשאבים של עצמה), ברירת שארים, שבה האבולוציה פועלת ברמה של קבוצה קטנה של פרטים מקורבים גנטית, ו-Evolvability, שאומרת שתכונה שמאיצה את תהליך ההסתגלות של המין עשויה להתפתח על חשבון הפרט. מנגנונים אלה עשויים להתקיים לצד הברירה הטבעית הקלאסית, אבל קיומם עודנו שנוי במחלוקת.

כבר ב-1882, אוגוסט וייסמן הציע שצורה של אבולווביליות עומדת מאחורי ההתפתחות של ההזדקנות. הוא טען שהמוות של אורגניזמים "ותיקים" מפנה משאבים (שהם תמיד מוגבלים) לאורגניזמים "חדשים" שעשויים להיות מותאמים יותר, וכך הגבלת משך החיים תומכת באדפטציה של המין כולו לסביבה משתנה. מכאן בעצם התחיל להתגלגל כל הדיון המדעי במקורות של ההזדקנות. אחת ההתנגדויות המשמעותיות לטיעון שלו היתה של מדאוור, שטען שכיוון שהזדקנות היא גורם מוות זניח בטבע, כך גם הרווח הפוטנציאלי של תוכנית הזדקנות הוא זניח. בנוסף, כיוון שהזדקנות היא כה נדירה בטבע, לא סביר שהברירה הטבעית "ראתה" אותה מספיק בשביל לעצב אותה על ידי סלקציה פוזיטיבית. בהמשך, כשהתחילו לחקור בצורה רצינית יותר תיאוריות של ברירה קבוצתית, הרבה חוקרים הסכימו שכיוון שהיא חלשה בהרבה מברירה אינדיבידואלית, היא לא יכולה להסביר את ההתפתחות של הזדקנות. בגלל העלות של הזדקנות ברמת הפרט, כל מוטציה היפותטית שמנטרלת את תוכנית ההזדקנות ההיפותטית תעניק לפרט יתרון יחסי ותתפשט. לכן יהיה קשה לייצב באבולוציה תוכנית הזדקנות.

בגלל השיקולים שהצגתי, הרעיון שמדובר בתכונה אדפטיבית, היינו תיאוריית ההזדקנות המתוכנתת, נזנח על פי רוב לפני המון שנים, אבל כיום הוא זוכה לעדנה מחודשת. התומכים הגדולים ביותר שאני מודע להם הם תיאודור גולדסמית' וג'וש מיטלדורף. גולדסמית' כתב ספר בנושא שאפשר למצוא בחינם ברשת [4]. מיטלדורף גם כן כתב ספר שעוסק בתיאוריה האפיגנטית של הזדקנות (שזו סוג של תיאוריה של הזדקנות מתוכנתת) והוא גם כותב בלוג על הזדקנות. גולדסמית' טוען שלכל מין יש משך חיים אופטימלי מבחינה אבולוציונית. לכן אורגניזמים פתחו מחד מנגנונים שתומכים בהשרדות ומנגד מנגנונים שמגבילים אותה ומבצעים עליה רגולציה. בתור ראיות לקיומם של מנגנונים כאלה הוא מצביע על (רשימה חלקית):

  1. מקרים מובהקים של מוות מתוכנת כמו הסלמון, שמת מיד לאחר עונת הרביה עקב שחרור מאסיבי של הורמונים, או נקבת התמנון שמרעיבה עצמה למוות לאחר הטלת הביצים.
  2. העובדה שישנן מוטציות בודדות שמאיצות סימולטנית סימפטומים רבים של הזדקנות (פרוגריה), כולל בבני אדם (תסמונת וורנר ותסמונת האצ'ינסון-גילפורד).
  3. קיומן של מוטציות שמאריכות את משך החיים בחיות מודל.
  4. מודולציה של קצב ההזדקנות על ידי גורמים חיצוניים כמו זמינות מזון. זה פרדוקסלי כי פחות אנרגיה = פחות משאבים לתחזוקה.
  5. מודולציה של ההזדקנות מתאפשרת גם על ידי גורמים הנישאים בדם. ניסויים בטכניקה של פרביוזה (שיתוף דם) בין עכברים צעירים וזקנים הראו שעכברים צעירים מזדקנים בעקבות זאת, בעוד שהזקנים נעשים צעירים יותר (בתיאור שטחי ביותר. אכתוב על זה פוסט נפרד). מכאן שיש שליטה סיסטמית בקצב ההזדקנות דרך מערכת הדם.

לדעתי, העובדות האלה לא תומכות בצורה חד-משמעית בתיאוריה של הזדקנות מתוכנתת. את עובדה 1 אפשר להסביר כאנומליה שמאפיינית מינים סמלפריים (שמתרבים רק פעם אחת); 2 לא מראה שאפשר לעצור את ההזדקנות, כפי שמצופה אם קיימת תוכנית הזדקנות; עובדה 3 מתיישבת עם תיאוריה של הצטברות נזקים אם למוטציות שמאטות את ההזדקנות יש מחיר שהאבולוציה לא מוכנה לשלם (שקלול תמורות), כפי שמחקרים מסויימים טענו [3]; המנגנונים ב 4-5 לא מופעלים בדרך כלל מאותה סיבה של עלות סמויה, והתפתחו כהגה של הקצאת משאבים.

דיון מדוייק יותר באפשרות של תוכנית הזדקנות נסוב על מודלים מתמטיים של אבולוציה של הזדקנות, אבל הוא מחוץ לסקופ של הרשומה הזאת. ב-2016 טום קירקווד ואלכס קוואלד הגיבו לגולדסמית' ושות' ובחנו בצורה ביקורתית מספר מודלים [5]. גולדסמית' הגיב על כך [6] וגם סיפק כמה טענות נגד דיספוזבול סומה, פליאוטרופיה אנטגוניסטית וכו', אבל אשמור את זה לפוסט המשך (בידיעה שאני עושה עוול מסויים עם הקייס שלו).

הדיון הזה הוא מאוד תיאורטי ולכן הערך המעשי שלו לא ברור. האם תיאוריה אבולוציונית כזאת או אחרת של הזדקנות יכולה לכוון מחקר ביו-רפואי? התשובה היא חיובית לדעתי. אם יש תוכנית הזדקנות אז הדבר הנכון לעשות הוא לחפש את הגנים ששולטים בה ולנטרל אותם. מוטציה שמאטה את ההזדקנות יש לפרש כהפרעה לתוכנית הגנטית של ההזדקנות. גנים שהביטוי שלהם עולה בהזדקנות (ע"ע ביטוי גנים) יש לפרש כדרייברים של התהליך. לעומת זאת, אם הזדקנות אינה מתוכנתת, אז גנים שמוטציות בהם מאטות את ההזדקנות הם גנים שמבצעים מודולציה לתהליך, מודולציה שיש לה מחיר במונחים של כשירות. כמו כן, שינויים בביטוי גנים שקורים בהזדקנות יש לפרש כאפקט משני (תגובה ל או תוצר של נזק מולקולרי) או סיבה משנית, ולא כדרייבר עיקרי. שתי התיאוריות גוררות פרשנויות שונות של ממצאים ולכן ניסויי המשך שונים.

עד היום נבדקו אלפי גנים במספר חיות מודל, ולא נמצאה אף מוטציה באף אחד מהם שהביאה לעצירה מוחלטת של תהליך ההזדקנות. אני חושב שהעובדה האמפירית הזאת יותר מכל דבר אחר מרחיקה את תיאוריית ההזדקנות המתוכנתת, שחוזה את קיומן של מוטציות כאלה (כמובן שיתכן שצריך קומבינציה של מוטציות). מאידך, לתיאוריות האבולוציוניות של מדאוור, וויליאמס וקירקווד, היינו הצטברות מוטציות, פליאוטרופיה אנטגוניסטת ודיספוסבול סומה, יש בסיס לוגי וראייתי מוצק, והן משתלבות עם התיאוריה המכניסטית של הצטברות נזקים. אם הם צודקים, הזדקנות היא תהליך שמורכב מהרבה מאוד גורמי נזק בלתי תלויים, ויהיה קשה לפענח אותו ולהשפיע עליו. כמובן שזה מבוסס על ידע מאוד חלקי. התמונה עדיין יכולה להשתנות, וחייבים להשאר פתוחים וקשובים לרעיונות שנוגדים את המיינסטרים (מה שלא ככ קורה במדע). כאמור, במהלך שנות ה-2000 חלה תחיה של רעיונות כאלה, אם כי הם עדיין נמצאים בשוליים. במידה שתתגלה תוכנית גנטית של הזדקנות, זה בהחלט יעשה את מלאכת עצירת ההזדקנות הרבה יותר פשוטה.

מקורות

  1. Kirkwood, Thomas BL, and Steven N. Austad. "Why do we age?." Nature 408.6809 (2000):233-238.
  2. Flatt, Thomas, and Linda Partridge. "Horizons in the evolution of aging." BMC biology 16.1 (2018): 1-13.
  3. Kirkwood, Thomas BL. "Understanding the odd science of aging." Cell 120.4 (2005): 437-447.
  4. Goldsmith, Theodore. An introduction to biological aging theory. Azinet, 2011.
  5. Kowald, Axel, and Thomas BL Kirkwood. "Can aging be programmed? A critical literature review." Aging cell 15.6 (2016): 986-998.
  6. Goldsmith, Theodore C., and L. L. C. Azinet. "Aging is programmed!(A response to Kowald-Kirkwood “Can aging be programmed? A critical literature review”)." Aging Cell (2016): 7.