23.06.2015, 16:51 | #1 |
Старожил
Регистрация: 15.02.2007
Адрес: Екатеринбург
Сообщений: 5,752
|
Клеточное старение как побочный эффект разделения функций в многоклеточной системе.
Недавно, пытаясь дать ссылки, я с удивлением обнаружил, что неблагодарное человечество очередной раз снесло в корзину ряд моих постов, посвященных проблеме появления в процессе эволюции многоклеточных организмов таких забавных явлений как смерть и клеточное старение. В итоге решил собрать всё что осталось в одной теме -не графоманства ради, а исключительно чтобы не пропало бесследно.
Общепринятый в современной физиологии эволюционный принцип, утверждает, что любое физиологическое явление развивается в процессе естественного отбора, и предоставляет виду-носителю какие-то эволюционные преимущества по сравнению с предшествующими видами. Однако, ряд физиологических явлений, например те же как старение и смерть, как будто-бы противоречат данному принципу - в силу своих очевидно дезадаптивных свойств. То есть с одной стороны мы имеем красивую и смелую теорию, эффектно разъясняющую и приводящую в стройную систему целый ряд разнообразных физиологических явлений, а с другой - имеются какие-то отдельные безобразные факты, которые не вписываются в эту стройную и ясную картину. Для того, чтобы разрешить это противоречие, физиологи уточняют эволюционный принцип, утверждая, что в процессе эволюции подобного рода явления возникают не сами по себе, а являются неизбежными побочными эффектами каких-то других адаптивных изменений. Таким образом каждый дезадаптивный эффект прямо и непосредственно связан с каким-то крайне адаптивным изменением, а выявление и понимание этой связи крайне важно для нейтрализации и лечения таких нежелательных эффектов. Ну а раз так - давайте попытаемся использовать эту уточнённую форму эволюционного принципа для углубления нашего понимания природы таких физиологических явлений как старение и смерть: Для этого, прежде всего, нужно определить момент времени когда старение и смерть возникли в процессе эволюции, и затем разобраться какими адаптивными изменениями сопровождалась эволюция видов на этом своём этапе. Известно, что все одноклеточные организмы потенциально бессмертны, а такие физиологические явления, как естественное старение и смерть являются эволюционным приобретением многоклеточных организмов. Сам по себе переход от одноклеточного к многоклеточному организму сопровождается и стимулируется таким явлением, как углублённая клеточная специализация и разделение функций между специализированными клетками. Поскольку смерть у нас тесно связана с многоклеточностью, а многоклеточность - со специализацией и разделением функций, то возникает соблазн предположить, что развитие специализации и разделения функций - и есть то адаптивное изменение, которое привело к возникновению старению и смерти в качестве своих побочных явлений. И это предположение не лишено оснований, поскольку, если внимательнее взглянуть на механизмы реализации узкой специализации, то становится видно, что многоклеточные системы в процессе естественного отбора достаточно жёстко блокируют возможности клетки по реализации своих генетических программ, не связанных непосредственно с несением их основных функций, в результате поучая из живой и полноценной клетки полумертвый узкоспециализированный "винтик" заточенный под эффективную работу в составе системы. Наиболее показательны в этом смысле эритроциты: они, в процессе специализации превращаются в мертвый, лишённый ядра контейнер с гемоглобином, не способный к какой-либо регенерации и восстановлению, и, таким образом, становятся абсолютно беззащитны перед старением и естественным износом.
__________________
Пока живут растаманы из глубинки - Вавилону не устоять! Последний раз редактировалось SerejaKu; 25.06.2015 в 17:36. |
23.06.2015, 16:52 | #2 | |
Старожил
Регистрация: 15.02.2007
Адрес: Екатеринбург
Сообщений: 5,752
|
Побочные эффектны специализации в разных системах.
Поскольку разговор у нас зашёл о клеточной специализации, то крайне уместно вспомнить ещё один принцип - подобия законов и процессов происходящих в системах, построенных на разделении функций между специализированными элементами. Это подобие позволяет для иллюстрации и понимания негативных эффектов специализации использовать любую хорошо знакомую систему разделения труда - например человеческий социум:
Пример 1: Шел я тут как-то на работу и познакомился по дороге с девушкой из сельхозакадемии - потому что она была вся такая счастливая-счастливая: шла по улице и всем улыбалась. Ну и я тоже ей улыбался-улыбался, и доулыбался: оказалось, что это она такая счастливая потому что сдала на пятерку экзамен по кастрированию козлов... то есть в смысле по оперативной хирургии... И короче всю оставшуюся дорогу взахлёб рассказывала мне детали и подробности: -Ты, говорит, Серёга, не понимаешь! Ведь до операции - он же КОЗЁЛ!!!! И мясо у него жесткое, и воняет от него как от козла, у мысли все у него уродские, козлиные: всё время одна похабщина на уме, вредный он от этого становится, беспокойный, хозяйку не слушается, только отвернёшся - так и норовит слинять куда нибудь по делам своим козлиным... А зато, говорит, после операции - ты, говорит, Серёга просто не представляешь... каким он становится заинькой, каким лапочкой: нежный, мягкий, послушный, пушистый, ласковый... Т.е. в данном случае, система успешно встроила в себя новый элемент, жестоко и беспощадно подавив все его не связанные с выполнением внутрисистемных задач функции. Пример конечно крайний, но то, что происходит с людьми в процессе социальной адаптации в принципе не сильно отличается: Пример 2: http://www.youtube.com/watch?v=ezLFV-mZ8bE То есть и в этом случае какая-то часть нервной и эндокринной системы организма благополучно умерла, а социальная его ценность при этом выросла. Методы и способы воздействия социума на личность в процессе специализации обсуждались например тут: Цитата:
__________________
Пока живут растаманы из глубинки - Вавилону не устоять! Последний раз редактировалось SerejaKu; 23.06.2015 в 18:31. |
|
23.06.2015, 16:53 | #3 |
Старожил
Регистрация: 15.02.2007
Адрес: Екатеринбург
Сообщений: 5,752
|
То же самое с точки зрения биохимии клетки.
1) Вот мультик, доступно обясняющий как устроена регуляция экспрессии генов:
http://www.youtube.com/watch?v=RN5ifL_9OlU Формально он посвящен активации программы переваривания лактозы, но все прочие программы, например программы регенерации внутриклеточных структур устроены точно так же: Специальные белки-репрессоры блокируют считывание этих программ в обычном состоянии, а в случае появления во внутриклеточной среде молекул индукторов экспрессии, (например в результате распада внутриклеточных структур, или в результате функциональной перегрузки клеточных струкур) репрессоры деактивируются и программы регенерации приводятся в действие. С этой точки зрения, целью любой тренировки является накопление во внутриклеточной среде факторов индукции экспрессии тех или иных генетичеких программ. Причём частичное разрушение клетки - это только один из способов добиться этого. Для мышц например одним из факторов индукции программ синтеза миофибрилл является молочная кислота - т.е. вещество, связанное не с разрушением, а с функциональной перегрузкой клетки. Скорее всего то же самое верно и для других клеток, выполняющий другие функции: если в ходе тренировки мы перегрузим какую-то функцию клетки, то сопутствующее изменение биохимии индуцирует программу достройки обеспечивающих эту функцию белковых структур. Если же в ходе своей жизнедеятельности клетка не будет подвергаться нагрузке, то стуркутуры клетки будут разрушаться очень медленно, в течении нескольких лет, под действием времени и энтропийных процессов, настолько медленно, что концентрация продуктов распада никогда не превысит порога запуска регенерации - и именно это, насколько я понимаю, является основной причиной клеточного старения. В одноклеточных организмах этого эффекта не наблюдается, потому что по мере роста и набора массы у них срабатывает весь объем генетических программ, полностью обновляя белковые структуры, и в итоге приводя клетку к делению.
__________________
Пока живут растаманы из глубинки - Вавилону не устоять! Последний раз редактировалось SerejaKu; 30.06.2015 в 16:53. |
23.06.2015, 16:54 | #4 |
Старожил
Регистрация: 15.02.2007
Адрес: Екатеринбург
Сообщений: 5,752
|
Reserved for future use.
__________________
Пока живут растаманы из глубинки - Вавилону не устоять! |
24.06.2015, 12:25 | #5 |
выживальщик
Регистрация: 12.11.2008
Адрес: мир выживальщиков
Сообщений: 35,200
|
SerejaKu:
Известно, что все одноклеточные организмы потенциально бессмертны, а такие физиологические явления, как естественное старение и смерть являются эволюционным приобретением многоклеточных организмов. Не всех многоклеточных организмов (к примеру - такие многоклеточные организмы как губка и гидра - потенциально бессмертны).
__________________
Импровизируй, Адаптируйся, Выживай. |
24.06.2015, 18:25 | #6 | |
Старожил
Регистрация: 15.02.2007
Адрес: Екатеринбург
Сообщений: 5,752
|
Цитата:
Клетки гидры в процессе специализации не лишаются функциональности связанной с о свободным клеточным делением. Благодаря этому, при наличии достаточного количества пищи они, подобно клеткам одноклеточных организмов регулярно отъедаются и делятся, а в ходе процесса процесса деления - запускают все свои генетические программы полностью обновляя и восстанавливая белковые структуры. Постоянно образующиеся при этом излишки клеток самостоятельно мигрируют к основанию ноги гидры и образуют там новые почки, или отмирают и отшелушиваются. В клетках более сложных организмов эта функция полностью или частично отключена, ну и понятно почему: У человека, например, все клетки постоянно омываются несущим питательные вещества потоком крови (или какой-то другой транспортной субстанции) и если позволить им свободно жрать и размножаться, то через несколько дней структура тела будет необратимо разрушена.
__________________
Пока живут растаманы из глубинки - Вавилону не устоять! Последний раз редактировалось SerejaKu; 24.06.2015 в 18:29. |
|
25.06.2015, 12:23 | #7 |
выживальщик
Регистрация: 12.11.2008
Адрес: мир выживальщиков
Сообщений: 35,200
|
SerejaKu:
Клетки гидры в процессе специализации не лишаются функциональности связанной с о свободным клеточным делением. Если-бы всем клеткам человеческого организма придать подобную способность, то было-бы супер (биологическое бессмертие было-бы у человеков в кармане). У человека, например, все клетки постоянно омываются несущим питательные вещества потоком крови (или какой-то другой транспортной субстанции) и если позволить им свободно жрать и размножаться, то через несколько дней структура тела будет необратимо разрушена. Нужна какая-то система контроля и регулировки (дабы не случилось названное тобой).
__________________
Импровизируй, Адаптируйся, Выживай. |
25.06.2015, 13:57 | #8 |
Старожил
Регистрация: 04.02.2009
Адрес: 727 kz
Сообщений: 4,257
|
А вот интересно, насколько изменились одноклеточные за период существования?
Методику оценки предложить не могу ))
__________________
Любая армия – это террористическая группа. В этом ее главный смысл! |
25.06.2015, 15:19 | #9 | |
Старожил
Регистрация: 15.02.2007
Адрес: Екатеринбург
Сообщений: 5,752
|
Вот вроде хорошая методика:
Цитата:
__________________
Пока живут растаманы из глубинки - Вавилону не устоять! |
|
26.06.2015, 11:32 | #10 |
выживальщик
Регистрация: 12.11.2008
Адрес: мир выживальщиков
Сообщений: 35,200
|
SerejaKu:
Вот вроде хорошая методика Интересно будет ознакомится с ней. Гордон и Шаров применили этот же подход к генетической сложности биологических организмов. Проанализировав доступные данные, они пришли к заключению, что генетическая сложность организмов удваивается каждые 376 млн лет. Весьма умный и изящный ход. И когда ждать следующего удвоения? В ретроспективе это означает, что жизнь должна была зародиться почти 10 млрд лет назад, то есть задолго до возникновения Земли, возраст которой по современным оценкам составляет около 4,5 млрд лет. Не жизнь (в общем), а лишь биологическая жизнь известного нам типа (в частности). Если «биологический закон Мура» верен, то жизнь должна была возникнуть где-то в другом месте и попала на Землю извне. Панспермия (по мне так вполне правдоподобная версия).
__________________
Импровизируй, Адаптируйся, Выживай. |