Причины старения организмов

Ферменты или  белки несут в клетках какую-то свою биохимическую функцию. Одни ферменты способствуют окислительным процессам  и совершают процесс внутриклеточного дыхания, другие совершенно необходимы для усвоения вещества организмом, третьи служат катализаторами (ускоряют химические реакции) и их называют коферментами в биохимическом цикле Кребса и так далее. Разорванные молекулы перестают осуществлять биохимические  реакции, отказываются «работать», перестают функционировать. Организм немедленно направляет их в «печку полного химического уничтожения» - в митохондрию, где происходит расщепление органических молекул на простые составляющие. На место разорванных радиацией молекул в клетке тотчас начинаются синтезироваться новые ферменты, коферменты, белки, жиры и другие химические вещества клетки. Информацией о том, какой вид должна иметь каждая новая молекула внутри данной клети, какое должно быть их количество, сохраняется в ДНК клетки (или в РНК вируса). Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) – это  очень длинная молекула, внутри которой сохраняется наследственная информация о правилах синтеза всех молекул для данной клетки. Поэтому можно считать, что радиация для организма человека не страшна, так как клетка быстро восстанавливает все утраченные молекулы (разорванные и «искалеченные» радиацией ферменты, коферменты, жиры, белки и углеводы). Но полное восстановление утраченных органических молекул может осуществить ДНК клетки, которая сама не подверглась бомбардировки радиоактивным излучением. Разрыв молекулы ДНК радиацией так же восстанавливается, но с химическими ошибками. И вот с этого момента начинается процесс биохимического «старения ДНК и клетки». 

4. Биохимический  механизм старения человека. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) всегда располагается в центре клетки, в её ядре, то есть, (как и плод ребёнка у матери) ДНК располагается как можно дальше от всевозможных внешних воздействий на клетку. ДНК является матрицей для синтеза всех внутриклеточных элементов, вместилищем всей наследственной информации о данном человеке. Возникшие внутри клетки «разрубленные» на несколько частей молекулы белка, жира или углевода сначала утилизируются, уничтожаются, а на их место ДНК без труда синтезирует новые, полноценные белки, жиры и углеводы для замены утраченных. Ионизирующее излучение не является «смертельным явлением» для клетки до тех пор, пока не будет поражена радиацией сама ДНК. Процесс старения начинается с того момента, когда элементарная частица разрывает молекулу ДНК. «Переварить» внутри митохондрии и удалить молекулу ДНК из клетки – нельзя, так как она единственная и незаменимая! Утилизация ДНК приведёт к гибели клетки. Синтезировать новую ДНК внутри клетки также невозможно! Легче заменить всю клетку целиком, чем ее ДНК. Поэтому после тысяч радиационных разрывов ДНК клетки процесс синтеза органических молекул будет уничтожен, утрачен. Такая клетка отмирает, а на её месте возникает новая клетка со здоровой, не повреждённой радиацией ДНК. Вот почему в организме человека, животного и растения происходит непрерывный процесс синтеза новых клеток и утилизация старых клеток, у которой ДНК была полностью разрушена радиацией.   

Мудрая природа  нашла выход, и окружило каждую ДНК  клетки специфическими молекулами, которые  быстро находят разрыв и «сшивают конец в конец» молекулу ДНК, разорванную  ионизирующим излучением. Но несовершенство живой материи состоит в том, что «ремонт» ДНК всегда происходит с «химическими ошибками». Дело в том, что одновременно с разрывом длинной цепочки ДНК, элементарная  частица разрывает прикасающиеся с ДНК (в данный момент) молекулы воды, белка, глюкозу, оторвав от неё часть молекулы, а «ампутированная» часть молекулы тут же присоединяется к ДНК. Смотрите рисунок 1. 

Рисунок   1. Механизм разрушения нормальной химической структуры ДНК ионизирующим излучением.  

Элементарная частица, например, разрывает и полностью  «отрезает» кислород (O) от молекулы воды H₂O, которая соприкасается с ДНК. Почти сразу осколок воды – кислород, который химически очень активный, прикрепляется одной валентностью к длинной цепочке ДНК, а другой – к находящейся рядом молекуле фенола. Смотрите рисунок 1. Мало того, что радиация разорвала единую цепь ДНК, она ещё и изменила химический состав наследственного аппарата: соединила ДНК через кислород с молекулой фенола. При радиоактивном поражении ДНК из воды может образоваться ион гидроокисла (ОН) и соединиться в самом неподходящем месте с ДНК. Из углекислого газа может образоваться активный в химическом отношении окись углерода (CO -), а при попадании альфа-частицы в аммиак может образовать ион этого соединения (NH₂  =).  Если эти молекулы в момент расщепления соприкасались с ДНК, то они вступят в химическое соединение с этой длинной молекулой. Разрывы ДНК будут сшиты «конец в конец», но в месте разрыва присоединится лишний «осколок, ненужный фрагмент» какой-нибудь молекулы, например, глюкозы, находившейся рядом в момент радиационного разрыва.

Итак, при  воздействии радиации могут возникнуть нежелательные химические изменения  ДНК. «Здоровая» ДНК быстро и качественно синтезирует для клетки ферменты, белки, углеводы, уничтоженные радиацией, то есть – хорошо справляются со своей репарационной функцией. А «старая» ДНК, с тысячами химических ошибок, эту функцию уже не исполняет. «Вредные и ненужные химические дополнения» к здоровой молекуле ДНК ухудшают ее репарационные (восстановительные, регенеративные) функции. Если за год ДНК какой-то клетки разрывалась радиацией тысячу раз, то за 10 лет возникает 10000 «химических ошибок» в её длинной цепочке. С возрастом человека (животного и даже дерева) количество «химических ошибок» накапливается в молекулах ДНК клетки. У старого человека останавливается процесс замены старых клеток на новые, которые имеют здоровый наследственный аппарат в виде здоровой молекулы ДНК. Количество старых клеток в старом организме медленно накапливается. Синтез новых органических молекул копирует матрицу старой ДНК, где существуют опасные химические ошибки. Синтезируемые на матрице повреждённой ДНК новые ферменты, будут также с химическими ошибками, и их деятельность будет не такая хорошая, как деятельность прежних "молодых и здоровых" молекул, которые синтезировались несколько лет назад, когда ДНК была молодая и не имела "ошибочно присоединённых к ней радикалов". Если углубиться в молекулярную биологию, то процесс старения «молекул ДНК» надо понимать как нарушение её химической структуры. Благодаря наследственным качествам, у одних людей происходит восстановление целостности ДНК почти без химических ошибок, и они стареют очень медленно. У людей с «хорошим восстановительным механизмом» сшивание разрывов ДНК происходит быстро и с меньшим количеством химических ошибок, поэтому они живут более 100 лет. А у других людей восстановление целостности ДНК происходит медленно и с грубыми  химическими ошибками, и они стареют очень быстро. У лиц с «плохим восстановительным механизмом» количество химических ошибок в молекуле ДНК быстро увеличивается, поэтому они быстро стареют и умирают в 40 лет (от чрезмерного старения сосудов, нервных клеток, от старения аппарата, генерирующего электричество внутри сердца и так далее). Причины быстрого и медленного старения человека находятся на молекулярном уровне. Вот «радиационно-химическим поражениям ДНК» и почему одни люди стареют быстро и умирают естественной смертью в возрасте 35 – 40 лет, а другие живут долго, и умирают в возрасте 150 – 170 лет? Старение человека – это старение его внутренних органов (мозга, сердца, печени, сосудов, нервных клеток и т. д.). Старение органов – это старение их клеток.  Старение клеток – это старение их информационно - наследственной системы в виде огромной молекулы ДНК. Сущность старения животного и человека можно раскрыть, если узнать по какой причине стареет ДНК клетки. Смерть человека от старости – это ухудшение до критического уровня всех биохимических механизмов жизнедеятельности миллиардов клеток по причине структурной деградации молекул ДНК, что является главной причиной возникновения плохого химического качества клеточных ферментов и белков.

ВЫВОД. Радиационная модель старения ДНК и старения клетки состоит в следующем. Старение организма человека (животного и растения) есть процесс накопления "химических ошибок" в составе наследственного аппарата клетки – в молекуле ДНК. Жизнь человека в окружении ионизирующего излучения через 80 – 100 лет приводит к множественным химическим повреждениям ДНК у всех 65 × 10⁹ клеток человеческого организма. Так как клетки старого организма почти не обновляются, то ущербные в химическом отношении ДНК клеток синтезируют уродливые в химическом отношении молекулы, обслуживающие биохимические процессы внутри клетки. Синтезированные старой и изменённой в химическом отношении ДНК ферменты перестают исполнять важные биохимические. Организм не выдерживает гигантских нарушений в своем биохимическом обмене и умирает от предельно плохой работы клеточных ферментов, коферментов, энзимов, жиров, белков и углеводородов (синтезируемых «старой» ДНК). Например, перестаёт генерироваться электрический импульс в клетках сердца у старого человека, поэтому сердце останавливает свою работу, и человек умирает. 

3. Необходимо подчеркнуть,  что токсические химические вещества (наркотики, алкоголь, дым сигарет,  токсические продукты брожения  кишечника) могут проникать внутрь  клетки и мешать восстановлению  разрывов молекулы ДНК после  воздействия на неё ионизирующего  излучения, вызывая ее преждевременное  «старение». Вредные вещества ухудшают работу сложного биохимического механизма, призванного без химических ошибок «сшивать» разорванные части ДНК. По этой причине количество «химических ошибок» в составе ДНК быстро увеличивается и человек быстрее стареет. Ускоряется старение ДНК из-за хронических болезней, плохого питания, стрессов, тяжелых условий жизни. Ухудшают деятельность ДНК мелкие вирусы, внедряясь в цепочку этой длинной молекулы. 

4. В отношении темпов старения человека в различные исторические эпохи интересен следующий факт: радиоактивность коры Земли, вод океанов и газов атмосферы постепенно снижается, поэтому длительность жизни человека увеличивается. Молодая Земля 6 миллиардов лет назад почти полностью состояла из радиоактивных элементов, поэтому ее поверхность разогрелась до тысячи градусов и из горячей атмосферы образовалась Луна. Хорошо известно, что все радиоактивные элементы за определенный период времени (за период полураспада) превращаются в стабильные элементы, которые не генерируют теплоту. С каждым годом в объеме планеты количество радиоактивных элементов уменьшается, а количество стабильных элементов возрастает. С каждым годом снижается радиоактивный фон, окружающий человечество, и количество радиоактивных элементов, попадающие с растительной и животной пищей внутрь человека. Воздействие внешней и внутренней радиации на людей с каждым годом снижается. Как было доказано выше, радиация является главной причиной старения человека. Радиоактивность окружающей среды с каждым годом уменьшается, «скорость» старения живых организмов замедляется, поэтому средняя продолжительность жизни человека, животных и растений постоянно возрастает. Первобытный человек 2 миллиона лет назад жил в среднем 25 лет. В эпоху рабовладельчества средняя продолжительность жизни составляла 35 лет, при феодализме – 40 лет, в 1900 году – 50 лет, современный человек (2000 год) живет около 70 лет. 

5. Может  ли человек полностью остановить  процесс старения своего организма  и жить вечно? Как можно продлить жизнь человеческого организма до бесконечности? Какие можно применить методы (пока чисто теоретически), чтобы человек вообще никогда не старел? На эти вопросы старается ответить современная геронтология.

1) Первый  способ продления длительности  жизни человека – борьба с  повышенным фоном радиации. Самые идеальные условия для борьбы со старением человека - всегда жить в пространстве (в среде), где отсутствует радиация. Для ликвидации процесса старения надо поместить человека в среду, где полностью отсутствует радиоактивный фон. При отсутствии внешней и внутренней радиации будут отсутствовать и радиационные разрывы ДНК, и процессы «сшивания» ДНК с ошибками, и старение ДНК (и организма в целом). Однако такой среды во Вселенной не существует, если пища и окружающие предметы, да и сами люди являются источниками радиации. Человек обязательно будет «облучаться изнутри и извне», поэтому будет стареть, а следовательно, он обязательно умрет от старости.

2) Второй  способ продления длительности  жизни человека – медикаментозный. Фармацевты через миллионы лет синтезируют лекарства «против старения», которые уменьшают количество химических ошибок у молекулы ДНК при воздействии радиации. Будущая медицина обязательно найдёт медикаменты, которые при ежедневном потреблении будут помогали энзимам быстро «сшивать» разорванные молекулы ДНК без «химических ошибок». Будущая наука, несомненно, сможет повысить качество «сшивания» разорванной молекулы ДНК.

3) Третий  способ продления длительности  жизни человека – омоложение  организма при помощи замены  старых клеток на стволовые  клетки. У старых людей не происходит ликвидация старых клеток. Чисто теоретически можно предположить, что отдельные ткани старого человека можно «омолодить». Если в окружение старых клеток инъецировать миллионы стволовых клеток, то возникнут молодые клетки на месте старых, а старые будут ликвидированы. Будущая генная инженерия найдёт способ для поэтапной замены всех старых клеток организма, где ДНК фактически омертвела из-за миллионов химических ошибок, на новые клетки с молодой ДНК. Процесс «омолаживания» клеток можно повторять тысячи раз, и тогда человек может жить вечно. Современная медицина с большим трудом научилась «омолаживать» клетки кожи на лице. Но наука пока не в состоянии омолодить клетки внутренних органов: мозга, сердца и так далее. 

6. Тесная  связь геронтологии с онкологией. Интересно, что элементарные частицы, повреждая ДНК клеток человека и животного, могут стать причиной не только преждевременного старения организма, но и причиной возникновения раковых опухолей, лейкозов, сарком и так далее. Возникновение бесконтрольного деления клетки происходит после повреждения (разрыва) длинной молекулы ДНК радиоактивной частицей в том месте, где находится ген размножения. Именно повреждение ионизирующим излучением ДНК в месте, где расположен ген клеточного размножения, вызывает процесс бесконтрольного деления клетки. ДНК клетки воспринимает разрыв цепочки в месте расположения гена размножения как команду к бесконечному и безостановочному делению. Клетка начинает безостановочно делиться, размножаться, передовая по наследству активированный ген размножения от клетки - матери к клетки - дочери, к клетки -внучке и так далее. Так в организме животного и человека возникают раковые опухоли. Поэтому решение раковой проблемы даст необходимые знания и для решения проблемы геронтологии, и наоборот. Биохимический процесс старения человека и причина возникновения раковой опухоли – это один и тот же механизм в виде радиационного повреждения ДНК клетки. Раковая опухоль  возникает вследствие радиационного повреждения ДНК всего одной клетки. Смерть от старости – это процесс радиационного повреждения сотен миллиардов ДНК клеток.

2012г.