А что ответят генетики? Как всегда скажут, что всё дело в генах, и будут правы. А в чём же конкретно причина? Попытаемся разобраться.
Гены, как известно - это участки ДНК. А ДНК хранится в клетках в виде хромосом (хромосома - это по сути и есть ДНК). Каждая хромосома способна к самокопированию (репликации), то есть к дублированию наследственной информации. А зачем наследственная информация дублируется? Затем, что каждой клетке когда-то предстоит поделиться на две новые (именно за счёт деления клеток растёт или поддерживает своё клеточное постоянство организм), и каждая дочерняя клетка от материнской должна получить полную, а не урезанную наследственную программу. Именно поэтому перед делением клетки происходит репликация ДНК = самокопирование хромосом. Как ни странно, именно в репликации хромосом, точнее в несовершенстве этого процесса, и кроется причина нашего старения.
Вспомнить, как происходит репликация хромосом, можно, прочитав вот эту статью. Коротко: двуцепочная спираль ДНК сначала раскручивается:
... потом цепи расходятся в разные стороны:
... и на каждой из цепей, как на матрице, происходит сборка-достройка второй цепи. К нуклеотидам старой цепи прикрепляются новые нуклеотиды строго в соответствии с принципом комплементарности (аденин к тимину, гуанин к цитозину). Процесс не происходит без фермента ДНК-полимеразы (запомните это название, его вы встретите и позже):
Вот только две новые хромосомы, полученные в результате репликации, окажутся не совсем такими, какой была хромосома исходная. Концевые участки новых хромосом (эти участки называют теломерами) будут короче, а часть нуклеотидов, что на них располагалась, потеряется. И так происходит при каждой последующей репликации хромосом, потому с каждым делением клеток теломеры хромосом становятся всё короче и короче, пока не достигнут определённого предела, после которого хромосомы уже не будут способны к самокопированию, а клетка, их содержащая, к делению, что приведёт к смерти этой клетки. Леонард Хейфлик - профессор анатомии Калифорнийского университета в Сан-Франциско, вице-председатель Американского геронтологического общества - в 1960 году определил то количество делений клетки, после которого теломеры её хромосом становятся недопустимо малы. Это количество делений равняется 50 и называется пределом Хейфлика.
Давайте уж разбираться до конца, а с чего бы это теломеры укорачиваются при репликации? Дело в том, что самые кончики теломер выполняют роль своего рода заглушек на концах хромосом. Благодаря этим заглушкам соседние хромосомы не подают друг другу рук не соединяются друг с другом в единое целое, что было бы нежелательно, так как привело бы к хромосомным мутациям (все хромосомы просто склеились бы своими концами в одну замкнутую цепь) с последующими патологиями клеток, тканей, а то и уродством новых организмов, случись подобное при образовании половых клеток. И вот этот-то защитный с одной стороны механизм мешает полной репликации ДНК. На концах теломер находятся участки, игнорирующие (не воспринимающие) фермент ДНК-полимеразу, потому к ним никак не могут прикрепиться новые нуклеотиды. Именно так и пресекаются нежелательные хромосомные "хороводы", но и именно поэтому самые кончики теломер остаются недореплицированными на новых цепях ДНК.
Сама собой напрашивается мысль, что по размеру теломер можно судить о том, сколько ещё осталось жить их обладателю. Эта мысль правильная, размер хромосомных теломер - индикатор для определения биологического возраста.
Можно ли замедлить неизбежный процесс укорачивания теломер, а то и вовсе остановить его? Об этом в следующей статье.
Читать ещё по теме:
Самые точные биологические часы. Как их заставить повернуть вспять, а нас омолодиться?
Бактериальная клетка бессмертна, а человеческая - нет. Почему?