Почему человек стареет и умирает?

Давайте сначала ответим на вторую часть вопроса (Почему человек умирает?). Она очень простая. Человек умирает из-за нарушений в работе организма, не совместимых с жизнью. Например, сердце остановилось. И эти нарушения вполне могут произойти из-за старения. Старое дряхлое сердце вполне может остановиться, не так ли?

Самое интересное - почему происходит это старение. Давайте подумаем:

Человек стареет потому что стареют клетки из которых он состоит?

Не совсем.

Человек действительно состоит из клеток. И клетки действительно стареют и умирают. Однако, клетки, из которых состоит организм человека живут от нескольких дней до нескольких лет. Человек же живет гораздо дольше. Просто клетки - постоянно делятся и обновляются. На место отмерших клеток приходят новые, и человек живет себе дальше. Подобно как человеческое общество живет не смотря на постоянную смерть людей.

Человек стареет потому что клетки перестают делиться?

Не совсем.

Действительно, новые клетки в организме (в основном) появляются за счет деления. И действительно, клетки, из которых сделаны органы и ткани человека, (по программе ДНК) могут делиться не более 50-60 раз.

Если углубиться в дебри - то можно выяснить, что после каждого деления конечные участки хромосом ДНК - теломеры - сокращаются в длине. Причем, они становятся меньше и у клетки-мамы, и у клетки-дочки. Когда они совсем стираются - и клетка-мама и клетка-дочка не могут больше делиться.

Итак, допустим, у нас есть орган, который состоит из тысячи клеток. Сначала клетки делятся и новых клеток гораздо больше, чем умирающих. Новые клетки замещают отмершие, избавляются от трупов - орган растет. Но потом клетки перестают делиться и умирающих становится больше, чем рождающихся. Заменять отмершие клетки некому, избавляться от трупов - некому. Орган стареет.

Жуткая картина. Но на самом деле все не так плохо. Дело в том, что каждый орган постоянно (вместе с кровью) получает новые клетки. Это стволовые клетки, которые производятся в костном мозге (и еще кое-где). Они могут превращаться в клетки всех органов и тканей организма.

Так что не смотря на ограничение, наложенное ДНК на количество делений клетки, органы получают новые клетки для роста и восстановления.

Человек стареет, потому что старение заложено в программу ДНК?

Не совсем.

Действительно, программа ДНК, заложенная в каждой клетке организма ограничивает количество ее делений, и следовательно, подвергает каждый орган (и организм в целом) риску старения. Однако это - необходимая мера безопасности для избежания рака (неконтролируемого деления клеток).

Программа ДНК человека - это результат миллионов лет эволюции, и в результате этой эволюции ДНК изменялась таким образом, чтобы обеспечить организму более долгую жизнь. Именно носители наиболее живучей ДНК выживали и давали потомство.

Программа ДНК, превращает одну маленькую яйцеклетку во взрослого разумного человека. И потом эта же программа должна поддерживать баланс в организме - чтобы все органы и системы работали как надо.

Поддержание баланса - это еще более сложная задача, чем рост. Когда организм растет - нужно просто генерировать больше энергии и строительных материалов (стволовых клеток). Этот избыток позволяет легко справиться с болезнями и травмами.

Но расти бесконечно организм не может. Он просто не сможет себя прокормить. Динозавры, которые росли всю жизнь, умирали либо от голода, либо от сердечной недостаточности. Поэтому рост организма останавливается. А в организме, который не растет, избыток стволовых клеток - может привести к раку. И программа ДНК, после прекращения роста, должна очень точно поддерживать баланс стволовых клеток в организме.

Но человеческий организм - это довольно сложная система. Например, нужно регулировать не только количество стволовых клеток в крови, но и количество гормонов, которые нужны для их преобразования в специализированные клетки органов и тканей (в частности, гормон роста). Нужно поддерживать баланс между состоянием всех органов, т.к. развитие одного может привести к увяданию другого и наоборот. Некоторые организмы в природе, например гидра, устроены гораздо проще. Поэтому ее ДНК может обеспечить жизнь аж до 400 лет.

Но чтобы долго поддерживать баланс в таком сложном организме, как у человека - нужна очень гениальная программа ДНК. И хотя (без сомнения) ДНК человека - это шедевр природы, ее возможности не безграничны. Если учесть то, что окружающая среда воздействует на организм человека миллионами факторов, да еще и сам человек постоянно попадает в какие-нибудь неприятности - становится очевидным, что никакая программа ДНК не может поддерживать идеальную работу организма бесконечно долго.

Поэтому, после достижения точки максимального роста, программа ДНК рассчитана не на бесконечно-долгое регулирование количество производимых стволовых клеток, а на то, чтобы постепенно снижать их производство, минимизируя вероятность возникновения рака.

При этом, любые микроповреждения тканей и органов уже не могут с избытком компенсироваться притоком новых клеток, и приводят к ускорению старения.

Как именно происходит старение?

Рассмотрим, что происходит в любом органе после достижения максимального роста. Мы знаем, что количество клеток в нем теперь будет постепенно снижаться, потому что будет снижаться количество поступающих в него стволовых клеток. И в идеальном случае, этот орган бы просто уменьшался, оставаясь молодым.

Но в реальности, в любом органе происходят микроповреждения, вызванные инфекциями или травмами, которые убивают часть клеток и создают участки соединительной ткани (из мертвых клеток, и фагоцитов, которые умерли при их эвакуации). Т.е. постепенно функциональные ткани органа замещаются соединительной тканью. Поэтому, хотя размер органа не уменьшается, он становится менее живым - старым.

Но проблемы на этом не заканчиваются, ведь все органы в организме взаимосвязаны. И из-за того, что окружающие органы тоже стареют, наш орган оказывается во все худших условиях. Кровь все хуже доставляет питательные вещества и кислород, и все хуже отводит шлаки, имунные клетки все хуже справляются с инфекциями, а мышцы все хуже защищают и поддерживают.

Таким образом, из-за микроповреждений и общего ухудшения состояния организма, скорость старения каждого органа возрастает. Вероятно, именно микроповреждения, в конечном итоге, и являются главным фактором, определяющим срок жизни организма.