چرا می‌میریم؟

غالب موجودات پیر می‌شوند و پس از آنکه به بلوغ جنسی می‌رسند، می‌میرند. چرا؟

به گزارش بی بی سی، از میان تمام موجودات زنده آبزی خارق‌العاده و عجیب‌وغریبی که در اقیانوس‌ها و رودخانه‌های ما جولان می‌دهند، اگر تا امروز از هیدرا hydra غفلت کرده‌اید، مورد عفو قرار می‌گیرید. نامش را از روی مار اسطوره‌ای یونان باستان انتخاب کرده‌اند که هر بار سرش قطع می‌شد، دوباره از نو رشد می‌کرد. از خانواده عروس دریایی آب‌های شیرین، شقایق دریایی و مرجان‌هاست.  

اندکی شبیه دانه قاصدک با اندامی کشیده و دسته‌ای شاخک در یک راس، چیز زیادی برای دیدن ندارند. اما یک خاصیت فوق‌العاده دارند که آن‌ها را از نظر زیست‌شناسی، به موجودی شگرف مبدل می‌کند. آن‌ها می‌توانند دوباره خود را احیا کنند. اگر یک هیدرا را به قطعه‌های بسیار تکه کنید، هر تکه کوچک، به یک هیدرای کامل و مستقل تبدیل خواهد شد.

این خاصیت تولد دوباره، علاقه زیست‌شناشان را در راه جست‌وجو برای نامیرایی در طبیعت برانگیخته است. چرا این‌طور به نظر می‌آید که این گونه‌ها بر اثر عوامل طبیعی نمی‌میرند؟ و آیا مرگ اجتناب ناپذیر است؟

بده-بستان؟

در اواسط قرن بیستم، پیر شدن به عنوان بده بستانی میان باروری وحفاظت از سلول تعریف می‌شد. در اصل، بدن موجودات زنده از منابع خود برای رشد و سالم نگه داشتن ما در جهت ابقای سلول‌هایمان استفاده می‌کنند. طی دوران کودکی و نوجوانی، تاکید بر زنده ماندن و تا حد امکان قوی و سالم بودن است. بعد از بلوغ جنسی، اولویت به باروری تغییر می‌کند. زیرا برای بیشتر موجودات زنده، منابع محدود است و در اولویت قراردادن تولید مثل می‌تواند بر سلامت ماندن بچربد.

هیدرای آب شیرین که از نام مار اساطیری یونان باستان گرفته شده است، توانایی قابل توجهی در بازتولید خود دارد

ماهی سالمون را در نظر بگیرید که در جهت مخالف جریان رودخانه شنا می‌کند تا تخم‌ریزی کند و پس از آن سریع می‌میرد. همه‌چیز صرف این می‌شود که بهترین شانس را برای رسیدن به مرحله تخم‌ریزی برای ماهی سالمون فراهم کند و وقتی به آن مرحله رسید از فرصت بیشترین بهره را ببرد. شانس اینکه ماهی سالمون دوباره در جهت جریان رودخانه شنا کند، یک سال دیگر در دریا زندگی کند، و همان سفر را دوباره بخواهد با موفقیت به انجام رساند، آن قدر کم است که انتخاب طبیعی هیچ‌وقت به نفع آن رای نمی‌دهد؛ و در هر حال، آن‌ها یک بار ژن‌هایشان را با موفقیت به نسل بعدی منتقل کرده‌اند.

ولی فهم کنونی ما از اینکه چرا چیز‌ها می‌میرند کمی واضح‌تر است. وقتی موجودات زنده به بلوغ جنسی می‌رسند، نیروی انتخاب طبیعی تضعیف می‌شود و فرآیند پیر شدن آغاز می‌گردد که در نهایت به مرگ می‌انجامد. الکسی ماکلاکف، استاد زیست‌شناسی تکاملی و پیری‌شناسی زیستی دانشگاه ایست انگلیا در بریتانیا عقیده دارد که این روند برای باز کردن راه برای نسل بعدی نیست که ممکن است «از منظر نوع‌دوستی و ایثارگری خوشایند به نظر آید».

در طول زندگیمان، ژن‌های ما جهش‌هایی را جمع‌آوری می‌کنند. بعضی کاملا تصادفی هستند، باقی در نتیجه تغذیه یا عوامل خارجی مانند نور ماورای بنفش هستند. بیشترشان اثر خاصی ندارند یا بی‌ضرر هستند، تعداد بسیار اندکی مفید خواهند بود. گبریلا کونتوریدز، زیست‌شناس تکاملی در بخش مردم‌شناسی دانشگاه آکسفورد می‌گوید قبل از بلوغ جنسی: «شدیدا از انتخاب هر جهش ژنی که احتمال تولید مثل موجود زنده را کم کند، یا حتی موجود زنده را قبل از باروری بکشد، جلوگیری می‌شود.» با وجود این، وقتی موجود زنده به بلوغ جنسی می‌رسد، قادر است ژن‌هایش را به نسل بعدی منتقل کند. در این جا، نیروی انتخاب طبیعی تضعیف می‌شود.

انتخاب طبیعی

تخم‌ریزی سالمون را در نظر بگیرید. خیلی خوب توانسته به مرحله بلوغ و باروری برسد. فرزندان او هم احتمالا شانس جنگیدن برای تخم‌ریزی را خواهند داشت. اگر یک جهش ژنی در ماهی سالمون ما اتفاق افتاده بود که بعد از تخم‌ریزی به صورت تصادفی طول عمر او را بالا می‌برد و یک سال دیگر به بقای او اضافه می‌کرد (در نظر بگیرید که این امر بسیار بعید است)، آن نسل برتری ویژه‌ای نسبت به بقیه خواهر برادرهایش ندارد. ماهی سالمون ما همین‌طوری هم در طبیعت یک نسل (بدون جهش) دارد.

در اواسط قرن بیستم، پیر شدن به عنوان بده بستانی میان باروری وحفاظت از سلول تعریف می‌شد

از منظر انتخاب طبیعی، ادامه تلاش برای سالم ماندن پس از تولید مثل، مزایای اندکی دارد. در نتیجه، فشار انتخاب بر روی ژنی که این امر را میسر کند، وجود ندارد تا آن را به ژنی متداول و معمول تبدیل کند. کونتوریدز می‌گوید: «هر موجودی می‌خواهد زنده بماند. ولی در آن مرحله، انتخاب طبیعی دیگر تاکید خاصی روی آن ندارد، زیرا دیگر چیز بیشتری برای دادن به نسل بعدی وجود ندارد.».

ولی همه موجودات زنده هم به اندازه ماهی سالمون که یک بار تخم‌ریزی می‌کند نامتعارف نیستند. بعضی‌ها زنده می‌مانند تا فرزند‌های بیشتری به دنیا بیاورند. بیشتر جهش‌ها روی دی‌ان‌ای ما پیامد منفی دارد یا هیچ پیامدی ندارد. بدن ما قادر هستند بخشی از دی‌ان‌ای آسیب‌دیده را ترمیم کند، ولی به دلیل تضعیف نیرو‌های انتخاب طبیعی با بالارفتن سن، توانایی ما برای این کار کمتر می‌شود.

اما پیری و مرگ به دو طریق اتفاق می‌افتند - تجمع جهش‌های منفی به دلیل ضعف انتخاب طبیعی و دیگری، جهش‌هایی که ممکن است برای باروری سودمند باشند، اما در عین حال اثر منفی بر روی طول عمر می‌گذارند.

یک نمونه از دسته دوم می‌تواند جهش‌های ژن بی‌آر‌سی‌ای BRCA باشد. این ژن‌ها به عنوان ژن‌هایی که خطر ابتلا به سرطان تخمدان و پستان را به طور قابل‌ملاحظه‌ای افزایش می‌دهند، شناخته می‌شوند، ولی در عین حال باعث افزایش باروری در زنانی که این ژن را دارند هم می‌شوند؛ بنابراین می‌توان این‌طور تعبیر کرد که جهش‌های ژن بی‌آر‌سی‌ای BRCA برای باروری مزیت به حساب می‌آید، اما در مرحله بعدی زندگی خطرات بزرگی برای سلامتی ما به وجود می‌آورد. اما چون انتخاب طبیعی بعد از بلوغ جنسی تضعیف می‌شود، مزیت‌های تولید مثل به ضررش می‌چربد.

کیتلین مک‌هیو، زیست‌شناس از دانشگاه ایالت اورگان می‌گوید: «هر آنچه که اوایل زندگی اتفاق می‌افتد قرار است از هر آنچه بعد از سن باروری رخ می‌دهد مهم‌تر باشد، زیرا امکان تولید مثل آن چیزی است که واقعا اهمیت دارد.»

یک ماهی سالمون در حال حرکت به سمت بالادست رودخانه برای تخم‌ریزی

سفر طاقت فرسا از اقیانوس به بالادست رودخانه چنان هزینه سنگینی برای ماهی سالمون دارد که باعث می‌شود کمی پس از تخم‌ریزی بمیرد.

پیری سلولی، جایی که تقسیم سلولی متوقف می‌شود، می‌تواند نمونه دیگری از مزیت‌های دوره اول زندگی باشد که در اواخر زندگی به ما آسیب می‌رساند. پیری سلولی از ما در برابر سرطان محافظت می‌کند، چون می‌تواند جلوی زاد و ولد سلول با دی‌ان‌ای آسیب‌دیده را بگیرد. با این حال، در اواخر زندگی، سلول‌های پیر می‌توانند در بافت‌ها تجمع کند که به ما آسیب می‌رساند و باعث تورم می‌شوند و پیش‌درآمدی بر بیماری‌های وابسته به افزایش سن هستند.

اگر چه بیشتر گونه‌ها پیر می‌شوند، استثنایی‌هایی هم وجود دارد. بیشتر گیاهان «پیری ناچیزی» از خود نشان می‌دهند. برای مثال، بعضی گونه‌های شناخته شده هستند که هزاران سال زندگی می‌کنند. یک نمونه خاص و عجیب، درخت پاندو در جنگل ملی فیشلیک درایالت یوتای امریکا است. درخت در واقع یک سازواره ژنتیکی همسان از درخت‌های مذکر صنوبر لرزان است که با یک سیستم ریشه واحد به هم پیوند خورده‌اند. این درخت منطقه‌ای بیش از ۱۰۰ هکتار (۴۰۰.۰۰۰ متر مربع) را پوشانده است و تخمین زده می‌شود که بیش از ۶۶۱۳ تن (۶.۰۰۰ تن) وزن داشته باشد. برخی تخمین‌ها ادعا می‌کنند که این درخت بیش از ۱۰۰۰۰ سال قدمت داشته باشد.

یک هم‌خانواده هیدرا، عروس دریایی نامیرا، روش مبتکرانه دیگری برای تضمین عمر طولانی دارد - او قادر است در شرایطی که صدمه‌ای می‌بیند یا بیمار می‌شود یا تحت فشار قرار می‌گیرد، از دوره زندگی بالغ به دوره اولیه پولیپ خود برگردد. مک‌هیو می‌گوید: «البته یک جایی باید از خودتان بپرسید که آیا این همان موجود است یا چیزی متفاوت از آن؟»

فروکش کردن

به گفته ماکلاکف، این نظریه هم وجود دارد که بعضی از گونه‌ها با بالارفتن سن موفق‌تر می‌شوند - که «پیری منفی» نامیده می‌شود -، ولی شواهد برای اثبات آن هنوز ناکافی است. ماکلاکف می‌گوید: «اگر بوم‌شناسی گونه‌ها طوری باشد که تولید مثل به دلایلی کلا پایین باشد یا شما نتوانید در دوره اول زندگی تولید مثل کنید، این امر عملکرد انتخاب را تغییر می‌دهد.» نمونه‌های آن را می‌توان در حیواناتی یافت که به شیوه حرمسرا جفت‌گیری می‌کنند از جمله فیل دریایی یا گوزن. یک حیوان نر ممکن است کل گروه ماده را کنترل کند. اندازه گروه، و در نتیجه شمار فرزندانی که ممکن است داشته باشد، می‌تواند با افزایش سن و اندازه‌اش افزایش یابد؛ بنابراین بازده باروری‌اش همین‌طور بالا می‌رود.

تصور می‌شود درخت پاندو، که سازواره‌ای ژنتیکی همسان از درخت‌های مذکر صنوبر لرزان است، بیش از ده‌هزار سال عمر می‌کند

ماکلاکف می‌گوید درست است که برخی گونه‌ها می‌توانند قدرت تولید باروری‌شان را با بالارفتن سن حفظ کنند، اما نمونه‌های حقیقی از پیری منفی نیستند، و مطالعاتی که این ادعا‌ها را کرده نقص‌هایی دارد. در نهایت فیل دریایی قادر نخواهد بود که برای مدت نامحدودی حرمسرایش را کنترل کند.

ولی روابط جنسی می‌تواند نقش شگفتی در نحوه پیرشدن ما بازی می‌کند. طبق پژوهشی از مگان آرنوت و روث میس از دانشگاه کالج لندن، زنانی که رابطه جنسی منظمی دارند، یائسگی‌شان دیرتر شروع می‌شود. به نظر آن‌ها این یک نمونه بده بستان است- اگر هیچ شانسی برای حاملگی وجود ندارد، انرژی‌ای که صرف تخمک‌گذاری می‌شود می‌تواند جای دیگری برای بدن مصرف شود.

ولی در قلمروی حیوانات، به نظر می‌رسد که باروری بیشتر سرعت پیری را افزایش می‌دهد. خفاش‌هایی که فرزندان بیشتری دارند، نسبت به آن‌هایی که تعداد کمتری فرزند دارند، زندگی کوتاه‌تری را تجربه می‌کنند. شاید، اگر فرصت تولید مثل به آن‌ها داده شود، هرچه دارند در این راه بگذارند. مک‌هیو می‌گوید: «این معامله پایاپای در زمان‌بندی وجود دارد، وقتی موجودی در دوره اول زندگی بسیار خوب تولید مثل می‌کنند، در دوره بعدی زندگی خوب عمل نمی‌کند.» (یک بار دیگر اشاره کنیم که هیدرای ما از این قانون مستثناست. به نظر نمی‌آید که میزان باروریشان با افزایش سن کاهش یابد.)

سپس می‌رسیم به گونه‌هایی که طول عمر در آن‌ها بین جنسیت‌های مختلف بسیار متفاوت است. معمولا مورچه‌ها، زنبور‌ها و موریانه‌ها شاه یا ملکه دارند که ممکن است بسیار بارور باشد وطول عمر بیشتری نسبت به کارگران عقیمش داشته باشد. در مورد آنها، چرا هزینه تولید مثل، طول عمر آن‌ها را کم نمی‌کند؟ پاسخ می‌تواند این باشد که شاه یا ملکه از بسیاری از خطراتی که کارگران با آن‌ها مواجه هستند، محافظت می‌شوند، و آنقدر سبک زندگی متفاوتی دارند که نظریه‌های پیری به طور برابر برایشان صادق نیست.

پس اگر تولید مثل چنان نقش قوی‌ای بر طول عمر ما دارد، چرا انسان‌ها هنوز هم با اینکه بسیاری از ما دیگر بچه‌دار نمی‌شویم، عمر طولانی دارند؟ فرضیه مادربزرگ می‌گوید مهم است که خویشاوندان پیرتر سالم بمانند، چون تولید مثل کار پرهزینه و پرخطری است. یک مادربزرگ می‌تواند با سرمایه‌گذاری روی نوه‌هایش، از بقای بعضی از ژن‌هایش اطمینان حاصل کنند، و زندگی طولانی‌تر می‌تواند از نقطه نظر انتخاب طبیعی یک مزیت باشد. کونتوریدز می‌گوید: «خانواده‌هایی که مادربزرگ دارند، سلامتی باروری بسیار بالاتری دارند، شاید به این دلیل باشد که مادر قادر است روی زاییدن بچه‌های بیشتر تمرکز کند و مادربزرگ در پرورش بچه‌هایی که به دنیا آمده‌اند کمک کند.».

بودن مادربزرگ در خانواده می‌تواند مزایای زیادی برای یک خانواده به ارمغان آورد.

ولی از آنجایی که نوه‌ها تنها ۲۵ درصد از ژن مادربزرگشان را سهیم می‌شوند، آن‌ها همان قدر با او نسبت دارند که او با خواهرزاده‌ها و برادرزاده‌هایش.

ماکلاکف می‌گوید: «دلیلش می‌تواند فقط این هم باشد که در گذشته زنان به اندازه کافی زنده نمی‌ماندند که بتوانند در سن ۵۰ سالگی باروری داشته باشند؛ و بنابراین انتخاب در مورد اینکه چه اتفاقی برای تولید مثل زنان در سن ۵۰ سالگی می‌افتد بسیار بسیار کم بود.»

برگردیم به قاعده اصلی پیری - که بعد از تولید مثل، انتخاب طبیعی تضعیف می‌شود. بسیاری از چیز‌هایی که در دوره موخر زندگی برایمان اتفاق می‌افتد ممکن است خوشایند نباشد، ولی هیچ نیروی قوی تکاملی هم وجود ندارد تا از ما در برابر آن‌ها محافظت کند.