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La vida enfrenta el orden y la complejidad de la biología contra el caos incesante de la física. La segunda ley de la termodinámica, o la flecha termodinámica del tiempo, establece que cualquier sistema natural siempre tenderá a aumentar el desorden. El envejecimiento biológico no es diferente, por lo que la muerte es inevitable. Sin embargo, una de las cuestiones menos abordadas del envejecimiento es la aparente paradoja entre el impulso optimizador de la evolución y el inevitable deterioro del cuerpo. Teniendo en cuenta los mil millones de años de 3.5 en los que hemos evolucionado a partir de organismos unicelulares, ¿por qué la vida no ha contrarrestado la ineficiencia del envejecimiento? O más exactamente, ¿cómo ha persistido el envejecimiento dentro del marco darwiniano de la evolución?
Para que ocurra la evolución, primero debe haber variación genética, una diferencia entre individuos dentro de una población para una característica medible (fenotipo) que surge de factores genéticos y ambientales; herencia de estos factores genéticos desde los padres hasta su descendencia; y éxito reproductivo diferencial, de modo que ciertos factores genéticos se manifiestan en la capacidad de un individuo para sobrevivir y reproducirse (es decir, la aptitud física).
Consideremos el envejecimiento en este marco evolutivo. Existe una variación obvia en la duración de la vida en diferentes individuos en todo el mundo, impactada por factores genéticos, pero también fuertemente influenciada por factores externos como el producto interno bruto del país.
La vida útil también es un rasgo heredado, con aproximadamente 23 a 26 por ciento de la variación en la vida útil entre individuos causada por factores genéticos, de lo contrario conocido como heredabilidad. Además, tiene sentido que una mayor duración de la vida, o una mejor salud a lo largo de tu vida que te lleve a una mayor vida útil, te haga más atractivo para el otro sexo y aumente tu probabilidad de éxito reproductivo. Entonces, si estos tres criterios evolutivos se han cumplido para el rasgo de la longevidad, ¿por qué no vivimos por un número no anunciado de años?
En 1952, el biólogo británico Peter Medawar formalizó la primera teoría evolutiva del envejecimiento, calificándola de modelo de mutación-acumulación. Esta teoría se basa en el hecho de que las mutaciones adquiridas por un individuo pueden ser de acción temprana o de inicio tardío. Las mutaciones de acción temprana se manifiestan durante el período en que los individuos son reproductivamente activos, por lo que cualquier efecto que tenga la mutación se verá afectado por la selección natural. Sin embargo, la selección natural es "ciega" a las mutaciones de inicio tardío. Las mutaciones que se revelan más tarde en la vida no se pueden seleccionar de forma retroactiva, si la reproducción ya se ha producido, y pasar a la siguiente generación. Por lo tanto, la fuerza de selección disminuye con la edad y el declive reproductivo. Este fenomeno es conocido como la sombra de selección.
La sombra de selección es la fuerza de selección disminuida con la edad y el declive reproductivo. Fuente: Fabian y Flatt, 2011
Esta teoría contribuye a por qué es tan difícil criar animales en cautiverio hasta siglos más tarde de lo que naturalmente experimentaría en la naturaleza. Cuando los cambios en el entorno y los riesgos de supervivencia aumentan, como en el cautiverio, los animales pueden vivir hasta una edad en la que pueden manifestarse mutaciones acumuladas de inicio tardío. Este efecto es exagerado por la concentración de mutación debido a la endogamia en estas pequeñas poblaciones. Los conservacionistas tienen grandes dificultades para lidiar con el elevado nivel de estas enfermedades relacionadas con la edad, que no se ven a tales tasas en la naturaleza. Un fenómeno similar ha sido observado con el aumento de enfermedades neurodegenerativas en las poblaciones humanas, coexistiendo con nuestro drástico aumento de la esperanza de vida en el último siglo.
El modelo de mutación-acumulación fue refinado en 1957 por el biólogo evolutivo estadounidense George C Williams, cuando elaborado más adelante en la relación entre la actuación temprana y las mutaciones de inicio tardío. Una mutación puede tener múltiples efectos que se presentan de manera diferente en diferentes tipos de tejidos, o diferentes etapas de la vida, un fenómeno genético conocido como pleiotropia. Cuando la mutación tiene efectos opuestos sobre la condición física en diferentes etapas de la vida, por ejemplo, durante la vida temprana y tardía, se conoce como pleiotropía antagonista. Williams postuló que si una mutación tiene un efecto beneficioso sobre la supervivencia y la reproducción en la vida temprana, pero un impacto negativo relacionado con el envejecimiento en la vida posterior, la selección actuará sobre el beneficio temprano y enriquecerá esta mutación en la población. Este modelo de pleiotropía antagónica presenta el envejecimiento como un subproducto inadaptado de la selección para la supervivencia y la reproducción durante la juventud.
Así que se estableció que algunos rasgos de la vida temprana que mejoraron la supervivencia y la reproducción tuvieron un compromiso evolutivo contra los trastornos relacionados con la edad. Sin embargo, en 1977, el biólogo inglés Thomas Kirkwood avanzó este concepto con el modelo soma desechable, cual propone un intercambio evolutivo entre la supervivencia y la reproducción en sí mismos. Kirkwood argumentó que, en un entorno con recursos limitados, cada individuo debe destinar recursos hacia la supervivencia o la reproducción. Piense en ello como su elección al comprar un auto nuevo. Puede comprar un nuevo y llamativo auto deportivo que pasa de 0-100km / h en 2.7 segundos, disfrute de la emoción y tal vez coger El ojo de algunos posibles socios en el proceso. Pero este auto es caro, y la aceleración y la velocidad del auto podrían no ser seguras.
El mismo concepto de costos y riesgos reproductivos se observa en toda la naturaleza. Estos son los factores que las especies deben sopesar y enfrentar en su esfuerzo por encontrar una pareja adecuada:
- Costos de búsqueda: encontrar un compañero en la naturaleza reproductiva puede costar tiempo y dinero o, en la naturaleza, costará energía metabólica y el riesgo de depredación;
- Costos de transporte / crianza: la gestación y crianza de los hijos es energéticamente costosa, además de aumentar la vulnerabilidad de los padres a la depredación;
- Riesgos de enfermedad: la interacción con una pareja puede conducir a enfermedades provocadas por el contacto;
- Riesgos de apareamiento: los humanos femeninos tienen más riesgo de violencia doméstica que los machos humanos, pero los roles pueden ser revertidos en la naturaleza, ya que las hembras de ciertas especies consumen a los inocentes post-copulación masculina Mantis religiosa Canibaliza a su pareja después de aparearse.
Si bien la reproducción puede ser costosa, si tiene éxito, el fin justifica los medios. Pero cuando se trata de cuál de estas estrategias emplean los individuos, el ambiente puede ser de gran importancia. En uno experimento de 2004, los grillos de campo machos se criaron en cautiverio y se alimentaron de niveles bajos a altos de proteínas como parte de su dieta. Para atraer socios potenciales, los grillos machos frotan sus patas traseras contra su abdomen para producir el llamado que escuchamos en la noche. Esto no solo es metabólicamente costoso, sino que también alerta su presencia a los depredadores. Los hombres que fueron alimentados con una dieta rica en proteínas y rica en energía destinaron estos recursos a llamadas nocturnas en detrimento del mantenimiento celular. Esto llevó a la reducción de la longevidad, incluso en ausencia de depredadores.
En última instancia, la reproducción es el punto focal por el cual actúa la evolución. La evolución humana permite efectos sobre la salud de inicio tardío que surgen después de esta ventana de reproducción, especialmente si beneficia a individuos en sus explotaciones tempranas de la vida. En el contexto de las limitaciones ambientales, el individuo debe asignar los recursos de manera efectiva, creando concesiones entre la reproducción, la seguridad y la salud a largo plazo. En el camino hacia la cura para el envejecimiento, la medicina evolutiva tiene el potencial de profundizar nuestra comprensión de por qué surgen las enfermedades humanas, y dilucidar los costos imprevistos de subvertir este proceso biológico intrínseco.
Sobre el Autor
Jordan Pennells es un estudiante de doctorado en bioingeniería en el Instituto Australiano de Bioingeniería y Nanotecnología de la Universidad de Queensland en Brisbane. Él está investigando nanomateriales de origen vegetal sostenibles.
Este artículo fue publicado originalmente en el Aeon y ha sido republicado bajo Creative Commons.
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