自然设计悖论:老化是软件固有的缺陷

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表观遗传学和定义我们的计算机:
为了理解复杂的过程,我们的身体及其功能被与许多事物进行了比较。英国伯明翰大学的João Pedro de Magalhães在 《老化是一种软件设计缺陷》一文中 ,将我们的表观基因组与计算机软件进行了比较,并将老化视为一种短视的进化设计缺陷。

NA 类似于计算机的硬件——稳定、基础且包含基本指令。另一方面,表观遗传学是控制 DNA 蓝图如何执行的软件,而 DNA 蓝图决定了我们的发育。通过表观遗传修饰,单个细胞进化、分化为多种细胞类型,并最终形成具有多种组织类型的复杂人类。

大多数老龄化理论都集中于以硬件为中心的老龄化观点。根据这种观点,DNA 水平的损伤会导致细胞功能的衰退。由于我们无法修复这些错误,情况变得更加复杂。传统的衰老模型依赖于随着年龄的增长,修复和保护机制的效率会降低的想法。

然而,de Magalhães 博士提出了不同的理论:如果这不仅仅是我们身体修复损伤的能力(或缺乏)呢?如果衰老的根源在于指导我们发育的遗传指令怎么办?这些遗传指令是否对我们进入生育年龄的过程进行了过度优化,从而在生育年龄之后产生负面后果?

我们在许多与年龄相关的疾病中都看到了这种情况。老花眼是一种常见的与年龄相关的视力障碍,通常在 40 岁左右开始出现。其特征是眼睛逐渐丧失聚焦近距离物体的能力。这种聚焦能力的丧失是由于眼睛晶状体的弹性下降造成的,这使得眼睛更难将焦点调整到特写物体上,而这在年轻时是很容易自然而然地做到的。老花眼被认为是由于眼睛晶状体不断生长导致弹性丧失而引起的。但是,是什么促使晶状体继续增长,即使它是有害的呢?是不是同样的发育程序帮助我们达到了最佳生育年龄,但随着年龄的增长而变得适应不良?

以发展为中心的衰老观
这种以发育为中心的衰老观描绘了这样一幅图景:我们的“发育软件”的内在缺陷导致了我们所认为的衰老。从本质上讲,这种观点将焦点从外部因素和不可避免的磨损转移到了预先写在我们 DNA 中的内部脚本,它控制着我们的成长和衰退。在此框架中,我们需要解决这些“内置”遗传指令,而不是仅仅关注修复累积的损伤或增强保护机制。

表观遗传修饰和 Horvath 时钟
Horvath 因开发了一种方法来测量整个基因组中的甲基标签并得出有关个体年龄的有意义的结论而闻名。这项措施被称为“霍瓦斯时钟”。通过仔细绘制表观遗传修饰图,霍瓦斯发现这些修饰与个体的实际年龄之间存在惊人的相关性。

该时钟基于人类基因组上大约 400 个特定位置或“甲基化位点”运行。通过评估这些位点的甲基化模式,霍瓦斯和他的团队可以以惊人的准确性预测一个人的年龄。

最近,Horvath 小组发表了一种新的通用甲基化时钟,号称普遍适用于所有哺乳动物。

甲基化模式的可预测变化:我们开发软件的标志
进化并不是在我们的身体设计中故意在繁殖后设计了自毁按钮。相反,在我们的生殖巅峰之后,自然选择的保护之手变得不那么有效,暴露了我们发育“软件”的固有设计缺陷。随着年龄的增长,我们在癌症中看到了这种动态。

减缓软件程序开发速度的干预措施
如果我们从发育软件缺陷的角度来看待衰老——随着年龄的增长,促进生长至生育年龄的程序变得有害——那么减缓发育“生长”程序的干预措施应该会减缓这种设计缺陷。

两个感兴趣的目标是生长激素/胰岛素样生长因子 1 和 mTOR 通路。

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