Cuidar tu salud es retrasar el inevitable deterioro biológico de tu cuerpo, luchar contra el implacable proceso de envejecimiento. Pero hay otra forma de ver el proceso de envejecimiento, si ampliamos el marco de tiempo desde la vida de un individuo hasta el tiempo evolutivo.
Está claro que cuidar su salud y estado físico mejorará su aptitud evolutiva: su probabilidad de éxito reproductivo. También está claro que el envejecimiento tiene un efecto significativo en su éxito reproductivo; una vida útil más corta le da menos tiempo para reproducirse, junto con efectos secundarios como la disminución de la flexibilidad física y la menopausia. Entonces, si el envejecimiento tiene un efecto tan profundo en la aptitud evolutiva, ¿por qué el proceso no ha sido eliminado por completo por la selección natural? ¿Por qué no hemos evolucionado hacia la inmortalidad?
Las células de su cuerpo se «desgastan» con el tiempo debido al estrés oxidativo de los subproductos metabólicos y la degradación de la señalización celular. Sin embargo, estas contribuciones mecánicas al envejecimiento a lo largo de la vida de un individuo son causas «próximas» de enfermedad, distintas de las causas evolutivas «últimas» del envejecimiento. Eso es como decir que (* inserte su equipo deportivo favorito *) perdió el juego porque no anotó suficientes goles / puntos. ¿Pero por qué? Tal vez salieron demasiado duro al comienzo del partido y se quedaron sin gasolina hacia el final, porque sabían que el otro equipo era un comienzo rápido y necesitaban contrarrestar esto.
Si bien esta aparente paradoja ha desconcertado a los biólogos evolutivos durante décadas, ahora tenemos algunos modelos que la explican.
“Si bien los médicos y los especialistas en salud pública están familiarizados con las causas próximas de las enfermedades, es decir, la base fisiológica de cómo se desarrollan, una comprensión de los principios generales de la medicina evolutiva ayudaría a comprender y apreciar mejor por qué las enfermedades humanas surgen, es decir, las causas últimas «. – Gluckman y col., 2011
El modelo de acumulación de mutaciones del envejecimiento
Existe una razón por la que las mutaciones de inicio temprano son raras. Las enfermedades genéticas que afectan a niños y adultos jóvenes se reducen a una frecuencia muy baja dentro de la población porque impactan severamente en la aptitud física y la capacidad reproductiva. Sin embargo, la selección natural es relativamente «ciega» a las mutaciones de aparición tardía (como las que contribuyen a las enfermedades neurodegenerativas) que contribuyen al envejecimiento. Una vez que un individuo se ha reproducido, ha cumplido su objetivo evolutivo. Las mutaciones genéticas heredadas que surten efecto e impactan su salud en la vida posterior no se seleccionan con su descendencia.
Para probar este modelo, los investigadores diseñaron un estudio en dos poblaciones de moscas de la fruta para determinar si una viviría más si fueran seleccionadas experimentalmente para reproducirse en una etapa de vida joven o vieja. Después de muchas generaciones de criar cada población por separado, los resultados mostraron que las moscas que se reproducían más viejas podían retrasar el envejecimiento y tenían una vida útil más larga ( Rose y Charlesworth, 1981 ).
¿Pero por qué? La respuesta está en el hecho de que contrarrestar el proceso de envejecimiento fue bajo una fuerte selección positiva en la población de moscas de la fruta de reproducción antigua, ya que necesitaban sobrevivir hasta que se les concediera el punto de reproducción. El envejecimiento no es un factor cuando te reproduces temprano, por otro lado.
Si bien la acumulación de mutaciones es un mecanismo pasivo que explica cómo la evolución aprueba el enriquecimiento de mutaciones de acción tardía que aceleran el proceso de envejecimiento, una extrapolación de este modelo nos muestra cómo las mutaciones de acción tardía podrían seleccionarse activamente .
Modelo de envejecimiento de pleiotropía antagonista (AP)
En términos generales, la pleiotropía antagonista es un fenómeno genético que se refiere a un gen / mutación que afecta positivamente un rasgo mientras afecta negativamente a otro rasgo que contribuye a la aptitud de un organismo. Piense en ello como comprar un coche nuevo. Puede comprar un nuevo y llamativo automóvil deportivo que vaya de 0 a 100 km / h en 2,7 segundos, disfrutar al máximo de la emoción y tal vez llamar la atención de algunos posibles socios en el proceso. Pero la aceleración y la velocidad que posee este automóvil pueden, en consecuencia, reducir la seguridad del conductor.
En el contexto del envejecimiento, el modelo AP sostiene que es más probable que se acumulen mutaciones deletéreas de aparición tardía en la población si son beneficiosas en la vida temprana; por ejemplo, un gen que aumenta la tasa de reproducción a costa del mantenimiento celular más adelante en la vida (Medawar, 1952). El modelo AP de envejecimiento puede explicar varias enfermedades humanas de aparición tardía, que incluyen:
- Niveles altos de producción de testosterona que aumentan el deseo sexual y el éxito reproductivo en los hombres jóvenes, pero se asocia con un mayor riesgo de cáncer de próstata en la edad adulta (Gann et al., 1996)
- Enfermedad de Huntington, una afección neurodegenerativa grave de aparición tardía que también se ha caracterizado por un menor riesgo de ciertos tipos de cánceres y una mayor fertilidad en la vida anterior (Eskenazi et al., 2007)
- Una mutación (ALOX15) que se encontró que aumenta la eficiencia de la remodelación ósea durante la juventud, pero se vuelve disfuncional más adelante en la vida y se asocia con la gravedad de la osteoporosis (Carter y Nguyen, 2011)
Un mayor desarrollo de estos modelos que sustentan la evolución del envejecimiento aclaró que hay un equilibrio fundamental que debe alcanzarse para la asignación de recursos finitos entre el mantenimiento celular y la reproducción sexual.
«En su entorno natural, los animales no sobreviven a los peligros ambientales (depredadores, enfermedades, hambre y sequía) para alcanzar un período de vida prolongado. Por lo tanto, existe una compensación entre la inversión de recursos en la reproducción y el tiempo de supervivencia del soma. De un plumazo, esto resuelve el problema de las diferentes tasas de envejecimiento en diferentes especies, porque las que se desarrollan y se reproducen rápido también tienen una vida corta, y las que se desarrollan y se reproducen lentamente tienen una vida larga. Hay ahora mucha evidencia de que los mamíferos de vida larga tienen mecanismos de mantenimiento mucho más eficientes que los mamíferos de vida corta. Por lo tanto, el envejecimiento se puede definir como la falla final en el mantenimiento. […] el envejecimiento no se puede revertir, aunque se puede modular, como, por ejemplo, por restricción calórica «. – El envejecimiento ya no es un problema sin resolver en biología, 2006
Modelo Soma desechable de envejecimiento
Este modelo de envejecimiento establece que se puede extraer una cantidad finita de nutrientes de los alimentos que comemos y del entorno en el que vivimos, que deben asignarse de manera eficaz para optimizar nuestra aptitud evolutiva ( Kirkwood, 1977 ). En la naturaleza, la reproducción es energéticamente costosa y arriesgada para la supervivencia. Hay costos de tiempo, energía y monetarios (para los humanos) en la búsqueda de una pareja viable. Existen riesgos de enfermedades al interactuar con otras personas, así como riesgos de lesiones durante el apareamiento que deben tenerse en cuenta, incluido el extraño fenómeno del consumo femenino de machos desprevenidos después de la cópula o, lo que es más relevante, la violencia doméstica para los humanos.
Según este modelo de envejecimiento, las especies que experimentan una mayor tasa de mortalidad extrínseca (es decir, altos niveles de depredación o un entorno más severo: escasez de nutrientes y clima extremo) exhibirán una adaptación centrada en la reproducción. Para visualizar esta idea, considere dos mamíferos con pesos corporales similares pero una esperanza de vida muy diferente: ratones y murciélagos. [Vea aquí una gráfica de longevidad versus peso corporal para una variedad de animales].
Los ratones normalmente gastarán su energía reproduciéndose en la etapa más temprana posible antes de morir o morir. Esto ocurre a expensas del mantenimiento celular más adelante en la vida. Esto último no es una gran preocupación evolutiva debido a la probabilidad de que los ratones hayan muerto antes de llegar a la edad avanzada de todos modos. Ratones que tienen una vida útil promedio de 2-3 años (incluso cuando se sacan de la naturaleza y se cultivan en un ambiente controlado).
Mientras tanto, los murciélagos tienen muy pocos depredadores naturales. Tienen una presión de selección mucho menor para reproducirse lo antes posible en las primeras etapas de la vida, pero más bien han desarrollado su maquinaria genética para asignar recursos hacia la supervivencia, ¡con una vida útil promedio de aproximadamente 30 años! [DYK del editor: los murciélagos también son resistentes o inmunes a muchos virus que son mortales para los humanos, como el ébola .]
El experimento ‘Vive rápido, muere joven’
Para atraer parejas potenciales, los grillos machos frotan sus patas traseras contra su abdomen para producir una llamada de apareamiento que nos hemos acostumbrado a escuchar por las noches. Esta llamada no solo es metabólicamente costosa, sino que alerta a los depredadores de la presencia de grillos machos. Un estudio de Nature ( Hunt et al., 2004 ) encontró que los grillos machos «viven rápido y mueren jóvenes». Los esfuerzos de llamada nocturna de los grillos machos, que requieren mucha energía, dan como resultado una menor longevidad incluso en ausencia de depredación. Sin embargo, si esta asignación de recursos da como resultado la búsqueda de un compañero con quien reproducirse, esto representa una estrategia exitosa y su vida útil más corta se vuelve evolutivamente beneficiosa.
«[N] ymphs y hembras adultas [field crickets] criados con una dieta alta en proteínas vivieron más tiempo que aquellos con una dieta baja en proteínas. En contraste, los machos adultos criados con una dieta alta en proteínas murieron antes que aquellos con dietas bajas en proteínas porque invirtieron más energía en llamar durante la edad adulta temprana. Nuestros hallazgos sostienen la predicción teórica de que la relación entre la longevidad y la publicidad sexual puede ser dinámica (es decir, positiva o negativa), dependiendo de las condiciones locales, como la disponibilidad de recursos «. Los grillos de campo machos de alta calidad invierten mucho en exhibiciones sexuales pero mueren jóvenes, 2004
En el futuro, la medicina evolutiva tiene el potencial de profundizar nuestra comprensión del desarrollo y la prevención de enfermedades, al combinar información genética individual con amplias hipótesis evolutivas.
«Junto con los conocimientos complementarios que ofrecen los avances en la investigación de la biología genómica, epigenética y del desarrollo, las perspectivas evolutivas ofrecen una adición importante para comprender las enfermedades». – Cómo los principios evolutivos mejoran la comprensión de la salud y la enfermedad humanas , 2011
Referencias:
Austad, SN (2005). Diversas tasas de envejecimiento en metazoos: objetivos de la genómica funcional . Mecanismos de envejecimiento y desarrollo , 126 (1), 43-49. doi.org/10.1016/j.mad.2004.09.022
Carter, AJ y Nguyen, AQ (2011). La pleiotropía antagonista como mecanismo generalizado para el mantenimiento de alelos de enfermedades polimórficas . Genética médica de BMC , 12 (1), 160. doi: 10.1186 / 1471-2350-12-160
Eskenazi, BR, Wilson-Rich, NS y Starks, PT (2007). Un enfoque darwiniano de la enfermedad de Huntington: sutiles beneficios para la salud de un trastorno neurológico . Hipótesis médicas , 69 (6), 1183-1189. doi.org/10.1016/j.mehy.2007.02.046
Gann PH; Hennekens CH; Ma J .; Longcope C .; Stampfer MJ (1996). Estudio prospectivo de los niveles de hormonas sexuales y el riesgo de cáncer de próstata . Revista del Instituto Nacional del Cáncer . 88 (16), 1118-1126. doi.org/10.1093/jnci/88.16.1118
Gluckman, PD, Low, FM, Buklijas, T., Hanson, MA y Beedle, AS (2011). Cómo los principios evolutivos mejoran la comprensión de la salud y la enfermedad humanas . Aplicaciones evolutivas , 4 (2), 249–263. doi.org/10.1111/j.1752-4571.2010.00164.x
Hunt, J., Brooks, R., Jennions, MD, Smith, MJ, Bentsen, CL y Bussière, LF (2004). Los grillos de campo machos de alta calidad invierten mucho en exhibiciones sexuales, pero mueren jóvenes . Nature , 432, 1024-1027. doi.org/10.1038/nature03084
Kirkwood, TBL (1977). Evolución del envejecimiento. Naturaleza , 270, 301. doi: 10.1038 / 270301a0
Medawar PB (1952). Un problema de biología sin resolver. 1970, Londres: HK Lewis & Co
Rose, MR y Charlesworth, B. (1981). Genética de la historia de vida en DROSOPHILA MELANOGASTER . II. Experimentos de selección exploratoria. Genética , 97 (1), 187-196.
