Ох мальчик, ох мальчик! Меня всегда восхищали хитросплетения природы и тайны, скрытые в ее глубинах. Эта статья возвращает меня в те дни, когда я работал в полевых условиях, изучая повадки и поведение различных существ и пытаясь разгадать их тайны.
Как энтузиаст игр, я заметил интригующую закономерность: снаряжение высшего класса, такое как часы Rolex и ботинки Red Wing, обычно продается по высокой цене, но оно выдерживает испытание временем. Эта концепция широко известна производителям и потребителям в различных отраслях. Интересно, что этот принцип не часто упоминается учеными в дискуссиях по биологии.
Общеизвестный факт, что животные с быстрым ростом, как правило, живут короче, особенно среди млекопитающих. Эта закономерность сохраняется независимо от размера животного. Моя работа как экофизиолога включает изучение выбора между использованием энергии для роста или поддержания жизни, а также того, как эти решения влияют на старение и продолжительность жизни различных видов.
Альтернативная точка зрения заключается в том, что, поскольку животные обладают ограниченным запасом энергии, расходование большего количества энергии на рост означает меньше энергии на поддержание общего состояния здоровья, что потенциально ускоряет процесс их старения.
Как геймер, я мог бы сказать это так: было замечено, что чем быстрее растет персонаж, тем больше энергии он потребляет или использует – его «внутриигровой метаболизм», если хотите. Некоторые ученые предполагают, что такой быстрый рост может привести к стрессу в игровом мире, похожему на стресс в реальной жизни, который ускоряет процесс старения.
Хотя эти две интерпретации, возможно, не полностью отражают баланс между ростом и продолжительностью жизни, стоит отметить, что некоторые виды вкладывают больше энергии в содержание, но не обязательно демонстрируют лучшую устойчивость к стрессу по сравнению с теми, кто вкладывает меньше средств. Это наблюдение предполагает, что количество энергии, затраченной на техническое обслуживание, не может быть единственным фактором, влияющим на его качество.
Оказывается, даже если принять во внимание скорость обмена веществ, сохраняется прочная связь между этим фактором и более быстрыми темпами старения. Это говорит о том, что, хотя более быстрый метаболизм, связанный с более быстрым ростом, может частично объяснить это, он не объясняет всего. Другие факторы, которые, возможно, упускаются из виду, также необходимо принимать во внимание.
Похоже, что некоторые предыдущие научные исследования могли недооценить это влияние; мои последние исследования показывают, что не только рост и сохранение биологических материалов, но и энергия, затраченная на их производство (биосинтез), могут влиять на продолжительность жизни организма.
Стоимость производства биомассы
Производство биологических материалов или биомассы требует затрат энергии, например, связывания определенных аминокислот вместе с образованием полноценных белков. Кроме того, требуется энергия для проверки точности только что синтезированных материалов, исправления ошибок, переработки ошибочных материалов и транспортировки готовых материалов в назначенные места.
Чтобы рассчитать количество энергии, необходимое для построения биомассы у различных видов, я установил математическую корреляцию между стоимостью биосинтеза и темпами роста и метаболической активностью. Это уравнение основано на фундаментальном принципе сохранения энергии, который утверждает, что энергия не может ни производиться, ни теряться, а данные о росте и скорости метаболизма различных млекопитающих часто собираются исследователями, работающими в этой области.
Предыдущие исследования предполагали, что все виды имеют равные затраты на производство новой биомассы; однако мой анализ данных, полученных от 139 различных животных, выявил значительные различия в затратах на биосинтез между видами. Например, биосинтетические затраты голого землекопа более чем в три раза превышают биосинтетические затраты мыши с той же массой тела. Примечательно, что голый землекоп живет до 30 лет, а продолжительность жизни мыши колеблется от двух до трех лет.
Мои исследования показывают, что некоторые виды затрачивают большее количество энергии по сравнению с другими при производстве одной единицы органического вещества. Это может быть связано с тем, что они обитают в более рискованных условиях. Животные, которые развиваются быстрее, как правило, достигают репродуктивного возраста раньше, чем их медленно растущие собратья, но эта скорость достигается за счет производства биологических материалов более низкого качества.
Стоимость биосинтеза и старение
При всех остальных аспектах, остающихся неизменными, более высокие затраты на рост приводят к замедлению темпов роста. Однако мне любопытно понять, как увеличение затрат на электроэнергию может повлиять на процесс старения.
Для решения этого вопроса я использовал предположение о соотношении затрат и качества. На фундаментальном уровне экономическая стоимость биосинтеза зависит от способности клетки выдерживать несовершенства производства материалов. Например, рассмотрим белки в качестве иллюстрации. Многочисленные исследования показали, что белковый гомеостаз – сочетание процессов, поддерживающих количество, структуру и функциональность белка – существенно влияет на процесс старения. С точки зрения непрофессионала, накопление неправильно свернутых белков способствует процессу старения.
Синтез и сворачивание белков несовершенны. Исследователи подсчитали, что от 20 до 30 процентов новых белков быстро разлагаются после того, как были созданы из-за ошибок. Разные виды имеют разную степень толерантности к ошибкам и контроля качества белка. Например, в протеоме мыши содержание белков с неправильными аминокислотами в два-десять раз выше, чем в протеоме голых землекопов.
Давайте рассмотрим два типа организмов: один особенно специфичен в отношении белковых ошибок, а другой — в меньшей степени. Привередливый организм исправляет белковые ошибки, расщепляя и восстанавливая белки, постоянно используя механизмы контроля качества для проверки ошибок, развертывания и рефолдинга, деградации или повторного синтеза белков. Этот процесс потребляет энергию и замедляет общий темп роста организма. Более конкретный вид будет тратить больше энергии на производство определенного количества новой биомассы по сравнению с видом с большей толерантностью, и в целом растет более медленными темпами.
И наоборот, вид, который может переносить большее количество ошибок в процессе биосинтеза, будет иметь меньшие затраты, поскольку он сможет просто включать дефектные белки в свой новый ростовой материал. Поскольку такой вид имеет тенденцию нести больше дефектных белков, он менее способен противостоять стрессу и, следовательно, имеет более короткую продолжительность жизни.
Чтобы обеспечить долговечность
Способность существа поддерживать стабильную внутреннюю среду (гомеостаз) зависит не только от количества энергии, которую оно тратит на поддержание, но и от калибра тканей, которые оно генерирует. Превосходство этих тканей отчасти связано с количеством энергии, которую они вкладывают в создание органического вещества (биомассы).
Другими словами, изготовление модных вещей обходится дороже, но служит дольше.
Мне любопытно, могут ли эти результаты послужить основой для изучения того, как различия в темпах роста и развития человека влияют на его общее состояние здоровья, восприимчивость к возрастным расстройствам и продолжительность жизни. Кроме того, это открытие открывает путь к новой интригующей области исследований: можем ли мы потенциально влиять на факторы, контролирующие расход энергии при биосинтезе, и, таким образом, потенциально замедлять старение?
Статья обновлена, чтобы уточнить, что виды с большим количеством дефектных белков имеют более короткую продолжительность жизни.
Смотрите также
- Дорога ведьм реальна? Как финал «Агаты» настраивает молодых Мстителей
- Группа ведьм AGATHA ALL ALONG прощается с шоу
- Супер/Человек – История Кристофера Рива – ОБЗОР
- Можете ли вы взломать эффект перехода на летнее время? Наука говорит да
- Сообщается, что фильм «Игра престолов» находится на ранней стадии разработки
- Странный – ТРЕЙЛЕР
- Еретик – ОБЗОР
- Cathay Pacific переносит международные авиаперевозки в будущее
- Джеймс Ганн рассказывает о подходе DCU к «Метаморфо» Энтони Кэрригана; Дитц
- По слухам, над англоязычной серией игр про кальмаров работает Дэвид Финчер.
2024-11-04 16:00