Stellen Sie sich eine ziemlich gebildete Maus vor, die sich fragt, ob es theoretisch möglich ist, länger zu leben als die durchschnittliche Lebenserwartung von zweieinhalb Jahren? Natürlich ist es möglich“, würde sie sagen, „schauen Sie sich nur die menschliche Spezies an (…), Säugetiere wie wir, die dreißig bis vierzig Mal länger leben! (Übersetzung) Au-delà de nos limites biologiques: Les secrets de la longévité. 2011. Miroslav Radman.
Das Thema dieses Monats. Unterschiedliche Lebensspannen von Tieren: Sehr lang, sehr kurz, in der realen Welt und in den Labors
Die meisten Menschen halten eine Lebenserwartung von 80 Jahren für etwas Logisches und Gutes. Wenn unsere normale Lebensspanne 20 Jahre oder 300 Jahre betragen würde, würden wir das wahrscheinlich auch als logisch und gut ansehen. Philosophen und Religionen würden überzeugend erklären, warum ein kürzeres oder längeres Leben schlecht wäre.
Die normale Lebensspanne von Tieren mit Altersschwäche kann extrem variieren, von einigen Tagen bis zu einigen Jahrhunderten. Es gibt sogar einige spezielle Tiere, die nie altern und Tausende von Jahren leben können, und andere, die sterben, bevor sie geboren werden. Bei unseren nahen Vettern, den Säugetieren, reicht die Spanne von zwei bis zweihundert Jahren. In diesem Newsletter werden wir uns mit den Tieren beschäftigen, die am längsten und am kürzesten leben, sowie mit den Tieren, die wir in den Labors untersuchen, um ihre Langlebigkeit zu verstehen.
Biologische Unsterblichkeit
Biologische Unsterblichkeit bedeutet keine irreversible Alterung. Dies bedeutet unter anderem, dass die Fruchtbarkeit mit dem Alter nicht abnimmt. Dies wurde schon von einigen Tieren behauptet. Eine systematische Beobachtung über Jahrhunderte ist jedoch unmöglich, und in den meisten Fällen, in denen die biologische Unsterblichkeit bestätigt wird, ist keine Lebensspanne von Jahrhunderten nachgewiesen.
Was das Leben außerhalb des Tierreichs betrifft, so ist festzustellen, dass einige Pflanzen, insbesondere einige Bäume, aber auch Posidonien und einzellige Lebewesen biologisch unsterblich zu sein scheinen.
Turritopsis dohrnii
Turritopsis dohrnii, gemeinhin als „unsterbliche Qualle“ bekannt, hat die wissenschaftliche Gemeinschaft aufgrund ihrer außergewöhnlichen Fähigkeit, ihren Alterungsprozess umzukehren und potenziell biologische Unsterblichkeit zu erlangen, in ihren Bann gezogen. Diese einzigartige Quallenart, die weltweit in den Ozeanen vorkommt, beginnt ihr Leben als Polyp, eine Unterwasser-Lebensform, die sich am Meeresboden festsetzt. Während sie wächst, verwandelt sich Turritopsis dohrnii allmählich in eine Qualle. In schwierigen Zeiten kann sie sich in das Polypenstadium zurückentwickeln, bevor sie sich wieder in eine Qualle verwandelt und diesen Zyklus unbegrenzt wiederholen kann. Dieser Organismus kann seine reifen Zellen in ihre ursprüngliche Form zurückverwandeln und so seinen Lebenszyklus neu beginnen. Natürlich ist das Konzept der Unsterblichkeit komplex, aber die bemerkenswerte Verjüngungsfähigkeit von Turritopsis dohrnii bietet faszinierende Einblicke in die Möglichkeiten der Lebensverlängerung im Tierreich.
Es gibt andere Tiere (und Pflanzen), die keine Alterung zeigen. Allerdings haben die meisten dieser Tiere (und natürlich auch Pflanzen) kein Gehirn. Glasschwämme, einige Korallen und vielleicht Röhrenwürmer können Tausende von Jahren alt werden. Hydren und Planarien scheinen ebenfalls nicht zu altern, zumindest was die sich ungeschlechtlich fortpflanzenden Individuen betrifft. Auch Hummer altern nicht. Aber auch sie hören nicht auf zu wachsen, und irgendwann sterben sie, weil sie zu groß werden, um zu überleben. Bärtierchen scheinen in der Kryptobiose nicht zu altern. Auch Rauaugen-Felsenfische und Nacktmulle (siehe unten) werden manchmal als biologisch unsterblich bezeichnet, doch ist kein Tier bekannt, das älter als 100 Jahre ist.
Sehr lange Lebensdauer
Die wichtigsten Merkmale von Tieren, die sehr lange leben, sind ihre Größe, ein geringer Stoffwechsel und wenige Fressfeinde. Aber nicht alle diese Merkmale sind für sehr langlebige Tiere erforderlich. Im Allgemeinen leben Wirbeltiere, die fliegen oder unter der Erde leben (z. B. Molche in Höhlen), tendenziell länger.
Grönlandhai
Der Grönlandhai, wissenschaftlich als Somniosus microcephalus bekannt, gilt mit einer geschätzten Lebenserwartung von bis zu 512 Jahren als das weltweit langlebigste Wirbeltier. Sie leben in den Gewässern der Arktis und des Nordatlantiks und erreichen ihre Geschlechtsreife erst im Alter von über einem Jahrhundert. Diese Haie verdanken ihre außergewöhnliche Langlebigkeit Faktoren wie einem langsamen Stoffwechsel und ihrem Lebensraum im kalten Wasser. Diese verlängerte Lebensspanne bietet Wissenschaftlern die einmalige Gelegenheit, die biologischen Mechanismen zu erforschen, die hinter dieser bemerkenswerten Langlebigkeit stehen und die wertvolle Einblicke in das Altern und die Anpassung in extremen Umgebungen ermöglichen.
Wale
Die einzigen Säugetiere, die länger leben als der Mensch, sind Wale. Das ist irgendwie logisch für eines der größten Tiere der Welt, das als Erwachsener keine Raubtiere hat. Sie können wahrscheinlich mehr als 2 Jahrhunderte alt werden.
Landschildkröten und Sphenodonten
Die extreme Langlebigkeit einiger Schildkröten, insbesondere von den Galapagos-Inseln, ist bekannt und logisch für Tiere von großer Größe, die vor der Ankunft des Menschen keine Raubtiere hatten und einen niedrigen Stoffwechsel. Die älteste lebende Schildkröte ist 192 Jahre alt .
Weniger bekannt Tuataras (Sphenodons), die noch nach mehr als einem Jahrhundert leben und Eier legen können.
Graupapageien
Papageien, die für ihre außergewöhnlichen kognitiven Fähigkeiten und ihre ungewöhnlich lange Lebenserwartung von bis zu 83 Jahren bekannt sind, könnten mit diesen Eigenschaften korrelieren, so eine Studie unter Leitung von Max-Planck-Forschern. In der Studie wurden 217 Papageienarten untersucht, darunter bekannte Arten wie der Scharlachara und der Schwefelhaubenkakadu, die eine bemerkenswert lange Lebensspanne von bis zu 30 Jahren aufweisen, die normalerweise bei größeren Vogelarten zu beobachten ist. Die Forscher schlugen eine mögliche Erklärung für diese Langlebigkeit vor: eine signifikante Korrelation zwischen der relativen Größe des Gehirns und einer längeren Lebensspanne.
Albatrosse
Ein Laysan-Albatros namens Wisdom ist der älteste bekannte Wildvogel (mehr als 70 Jahre). Er ist auch der Vogel, der im ältesten Alter von 68 Jahren ein Ei gelegt hat.
Fledermäuse
Im Gegensatz zu verschiedenen Alterungstheorien weisen Fledermäuse trotz ihrer hohen Stoffwechselrate eine bemerkenswerte Langlebigkeit auf und leben etwa dreimal so lange wie andere Säugetiere vergleichbarer Größe. Das Rätsel, wie Fledermäuse diese lange Lebensdauer erreichen, hat viel Aufmerksamkeit erregt, wobei oft Parallelen zu unsterblichen Fantasiefiguren wie Dracula aus Bram Stokers Roman gezogen werden. Zahlreiche ökologische und physiologische Merkmale, darunter ein geringeres Sterberisiko, eine verzögerte Geschlechtsreife und die Fähigkeit, Winterschlaf zu halten, wurden mit der bei Fledermäusen beobachteten verlängerten Lebensspanne in Verbindung gebracht. Trotz dieser Erkenntnisse gibt es nach wie vor nur wenige Informationen über die spezifischen molekularen Mechanismen, die zu der außergewöhnlichen Langlebigkeit von Fledermäusen beitragen.
Eusoziale Insekten und Larven.
Königinnen (d. h. fortpflanzungsfähige Weibchen) und manchmal auch Könige (fortpflanzungsfähige Männchen) von eusozialen Insekten wie Bienen, Ameisen und Termiten können viel länger leben als die meisten Insekten. Bei Bienen liegt der Rekord bei 8 Jahren, bei Ameisen bei fast 30 Jahren und bei Termiten bei etwa 30 bis 50 Jahren. Besonders interessant bei diesen Tieren ist, dass die so genannten Arbeiterinnen oder Soldaten oft die gleichen Gene haben, aber ein um ein Zehntel kürzeres Leben führen. Es wäre interessant zu wissen, ob einige Mechanismen, die einigen Insekten ein viel längeres Leben ermöglichen, irgendwie vonSäugetieren kopiert werden können.
Einige Insekten haben ein sehr langes Leben als Larve. Die längste normale Larvenzeit betrifft die Zikaden, die 17 Jahre als Larve leben (und dann massiv erwachsen werden, um Raubtiere zu begrenzen). Prachtkäfer können während eines noch längeren Zeitraums Larven sein. Der längste aufgezeichnete Zeitraum beträgt 51 Jahre.
Sehr kurze Lebensdauer
Wir haben geschrieben, dass Tiere, die sehr lange leben, in der Regel groß sind, einen niedrigen Stoffwechsel haben und wenig Fressfeinde. Es überrascht nicht, dass Tiere mit einem sehr kurzen Leben in der Regel klein sind, einen schnellen Stoffwechsel haben und viele Fressfeinde haben.
Einige dieser Tiere (C. elegans, Drosophila, Nothobranchius, Mäuse und Ratten) werden im Labor untersucht und sollen im dritten Teil dieses Newsletters behandelt werden.
Viele Insekten gelten als sehr kurzlebig, haben aber während ihrer Larvenphase ein längeres Leben. Die berühmten Eintagsfliegen, die als Erwachsene nur Tage, sogar Stunden oder Minuten leben, und viele Schmetterlingsarten, die als Erwachsene nicht fressen, haben eine Nymphenzeit von mehreren Monaten bis zu mehreren Jahren,
Das seltsame (Nicht-)Leben einiger Milben.
Die kürzeste bekannte Lebensspanne ist die von Acarophenax tribolii-Männchen. Ihre Lebensspanne ist kürzer als nichts, denn sie sterben, bevor sie geboren werden! Die Acarophenax-Mutter bringt ihre Jungen in einem Verhältnis von 15 Weibchen zu einem Männchen zur Welt. Das Männchen kopuliert während der Trächtigkeit mit all seinen Schwestern und stirbt, während es noch im Bauch der Mutter ist. Später explodiert die Mutter buchstäblich und stirbt, wobei sie ihre jungen, bereits schwangeren Töchter freilässt. Und der Zyklus beginnt von neuem, sie wachsen und gebären, indem sie explodieren.
Gastrotrich
Es handelt sich um ein sehr kleines, wurmförmiges Tier, das in Süßwassergebieten überall auf der Welt vorkommt. Der gesamte Lebenszyklus kann innerhalb von 2 Tagen ablaufen, kann aber auch länger als 40 Tage dauern.
Chamäleons
Das Landwirbeltier mit dem kürzesten Leben ist das Labord-Chamäleon. Es lebt normalerweise weniger als 6 Monate. Es ist ein interessantes Tier, denn andere Chamäleons, die sich genetisch wahrscheinlich nicht sehr unterscheiden, können bis zu 10 Jahre alt werden. Es muss jedoch gesagt werden, dass einige Tiere in günstigen Situationen offenbar länger leben.
Säugetiere. Die Spitzmaus und der männliche Antechinus.
Das Säugetier mit dem kürzesten Leben für Männchen und Weibchen ist die gemeine Spitzmaus. Dieses sehr kleine Raubtier lebt normalerweise nicht länger als ein Jahr. Das ist weniger als bei Ratten und Mäusen, die sehr langlebig sind, aber weit weniger leicht zu züchten.
Dermännliche Antechinus ist ein kleines Beuteltier, das weniger als ein Jahr lebt und während oder kurz nach der Fortpflanzungszeit stirbt. Dies wird manchmal als „selbstmörderische Fortpflanzung“ bezeichnet.
Tiere in den Laboratorien
Von weit verbreiteten Modellorganismen wie der Fruchtfliege (Drosophila melanogaster) und dem Fadenwurm (Caenorhabditis elegans) bis hin zu komplexeren Säugetieren wie Mäusen und Ratten untersuchen Forscher verschiedene Arten, um die genetischen, physiologischen und umweltbedingten Faktoren zu verstehen, die die Lebensspanne beeinflussen. Darüber hinaus haben unkonventionelle Tiere wie Fledermäuse und Papageien in letzter Zeit aufgrund ihrer außergewöhnlichen Langlebigkeit trotz hoher Stoffwechselraten das Interesse der Wissenschaft geweckt. Diese Tiere dienen als wertvolle Modelle für die Untersuchung der komplizierten Mechanismen, die zu einer längeren Lebensdauer beitragen, und geben Aufschluss über potenzielle Erkenntnisse, die sich auf das gesamte Spektrum des Lebens, einschließlich des Menschen, übertragen lassen.
Rundwürmer
Caenorhabditis elegans ist ein Rundwurm mit einer Lebenserwartung von 20 Tagen, was ihn zu einem guten Forschungsobjekt macht. Es wurden mehr als 400 Gene beschrieben, die die Lebensspanne der Rundwürmer verlängern. Zu den untersuchten genetischen Kontrollen gehören eine Reihe von interagierenden Proteinen, die wie Insulin wirken und die Fortpflanzung und Langlebigkeit steuern. Die Forscher haben sich auch mit einem Mechanismus befasst, der von einer Gruppe von Genen, den so genannten Uhrengenen, gesteuert wird. Diese regulieren den Stoffwechsel des Spulwurms und beeinflussen die Lebensspanne. Die Spulwurmgene, die anscheinend für eine längere Lebensdauer sorgen, unterstützen die Resistenz gegen äußere Stressfaktoren wie bakterielle Infektionen, hohe Temperaturen, Strahlung und oxidative Schäden. Die Korrelation zwischen dem Vorhandensein von Spulwurmgenen und ihren Gegenstücken bei Säugetieren lässt darauf schließen, dass der Spulwurm auch in Zukunft ein wertvolles Tiermodell für die Erforschung des Alterns sein wird.
Fruchtfliegen
Drosophila melanogaster, die Fruchtfliege, ist ein beliebtes Objekt für Studien zur Langlebigkeit. Forscher haben ein Gen identifiziert, dem sie den Namen Methusalem gegeben haben und das die Lebensdauer der Fruchtfliege um 35 Prozent verlängern kann. Der Molekularphysiologe Xin-Yun Huang vom Weill Medical College der Cornell University in New York City hat geforscht, um herauszufinden, was das Methusalem-Protein aktiviert. Huang und sein Team fanden heraus, dass ein anderes Protein, das Sun-Protein, an Methusalem bindet und die Langlebigkeit der Fliegen verändert. Fliegen mit einer deaktivierten Kopie des Sun-Gens lebten 50 Prozent länger als Kontrollfliegen. Es wurde eine Reihe von Studien über ein Fruchtfliegengen namens Indy (für „I’m Not Dead Yet“) veröffentlicht. Da die Fruchtfliege über Gene wie Indy verfügt, die Proteine produzieren, die menschlichen Proteinen sehr ähnlich sind, ist sie ein hervorragendes Tiermodell für die Altersforschung.
Nothobranchius furzeri
Der Türkise Killifisch ist ein äußerst interessanter Süßwasserfisch für das Studium der Alterung. Er ist einfach und nicht teuer zu züchten. Er ist so einfach und schön, dass ihn viele Menschen als Haustier halten. Außerdem hat er das kürzeste Leben aller Wirbeltiere außer einem (Eviota sigillata, eine Art Gobi). Der Kill-Fisch verfügt über eine bemerkenswerte Regenerationsfähigkeit, wird aber höchstens zwölf Wochen alt. Hunderte von Wissenschaftlern auf der ganzen Welt studieren dieses Tier, um die faszinierenden Fragen der Alterung zu verstehen und zu lösen. Die Eviota sigillata, die ein noch kürzeres Leben von maximal 59 Tagen hat, wird weniger erforscht, weil die Zucht dieses kleinen Salzwasserfisches viel komplizierter ist. Ein weiterer Fisch, der für wissenschaftliche Studien verwendet werden muss, ist der Zebrafisch, weil er eine hohe Regenerationsfähigkeit besitzt. Dieses Tier kann bis zu 5 Jahre in einem Aquarium leben.
Muridae
Mäuse und Ratten sind die Lieblingsobjekte von Wissenschaftlern, die sich für das Altern des Menschen interessieren. Da sie Säugetiere sind, sind sie uns näher verwandt als Hefe, Fliegen oder Würmer, und ihre relativ geringe Größe und kurze Lebensspanne machen es einfacher, sie zu untersuchen als langlebige Tiere. Ein Großteil der jüngsten Aufregung in der Altersforschung geht auf die Entdeckung zurück, dass das Altern bei Mäusen oder Ratten durch eine sehr kalorienarme Ernährung hinausgezögert werden kann, sowie auf die Entdeckung mutierter Gene, die die Lebensspanne um bis zu 50 Prozent verlängern können. Durch gezielte genetische Manipulationen haben Forscher bereits genetische Mäuselinien geschaffen, die das Werner-Syndrom (vorzeitiges Altern), die Alzheimer-Krankheit, andere neurodegenerative Erkrankungen, Atherosklerose, Diabetes, Immunstörungen, Erkrankungen des Bewegungsapparats, oxidativen Stress und viele andere mit dem Altern verbundene Krankheiten nachbilden. Andere Studien verwenden Mäuse, die so manipuliert wurden, dass sie besonders anfällig für DNA-Schäden oder Schäden an ihren Mitochondrien (energieproduzierende „Organe“ in den Zellen) sind. Das wachsende Interesse an der Alterung und Genetik von Mäusen wurde durch die Sequenzierung der Genome von Mäusen und Menschen und durch die Erkenntnis, dass die meisten menschlichen genetischen Krankheiten durch Veränderungen in entsprechenden Genen dieser Nagetiere modelliert werden können, stark gefördert.
Nacktmule
Die Nagetiere, die bereits in einem kürzlich erschienenen Newsletter untersucht wurden, leben für ein kleines Säugetier außergewöhnlich lange. Sie leben in unterirdischen Kolonien und sind in Gefangenschaft relativ leicht zu beobachten. Im Gegensatz zu allen anderen gut untersuchten Wirbeltieren scheinen sie keine Seneszenz in dem Sinne zu zeigen, dass ihre Sterbewahrscheinlichkeit nicht mit dem Alter zuzunehmen scheint. Allerdings zeigen sie andere Anzeichen des Alterns.
Hunde
Die entfernten Wolfskinder haben so lange mit uns gelebt, dass sie sich gute und schlechte Gewohnheiten angeeignet haben. Sie sind uns kulturell und körperlich so nahe, dass sie sich ideal mit uns vergleichen lassen. Und da wir Millionen von ihnen im hohen Alter haben, wird es sehr einfach sein, Experimente zur Langlebigkeit mit Tieren im hohen Alter durchzuführen. Dies könnte sogar in Kombination mit Behandlungen mit ihren gut informierten Besitzern geschehen.
Nichtmenschliche Primaten
Die Entdeckung, dass Fruchtfliegen und Spulwürmer Gene tragen, die ihre Langlebigkeit beeinflussen, ist aufregend, vor allem, weil viele dieser Gene menschliche Entsprechungen haben. Tatsache ist jedoch, dass die Komplexität der menschlichen Physiologie in einfacheren Organismen wie Fruchtfliegen und Spulwürmern nicht nachgebildet werden kann. Aber unsere DNA ist der von nichtmenschlichen Primaten wie Affen und Menschenaffen sehr ähnlich. Und sie ist nahezu identisch mit der von Schimpansen. Das National Institute on Aging (NIA) fördert eine umfangreiche Reihe von Experimenten zu Alterung und Langlebigkeit mit Primatenmodellen, darunter Rhesus- und Totenkopfäffchen. Rhesusaffen sind besonders nützlich, weil die Alterungsrate bei Rhesusaffen dreimal so hoch ist wie beim Menschen. Aus ethischer Sicht ist es wichtig zu sagen, dass das Ziel und das Ergebnis der Experimente darin besteht, ein längeres und gesünderes Leben für die Primaten und folglich auch für den Menschen zu ermöglichen. Primatenstudien zur Neurobiologie, zum Skelettverfall, zur reproduktiven Alterung und zu anderen altersbedingten Krankheiten wie Herzkrankheiten und Diabetes werden derzeit durchgeführt. Ergebnisse von Studien zur Kalorienrestriktion und ihren Auswirkungen auf die Alterung von Primaten liegen ebenfalls vor.
Die gute Nachricht des Monats: Die LEVF-Experimente machen Fortschritte
Die Longevity Escape Velocity Foundation führt ein Experiment an 1.000 Mäusen durch. Nach etwa 10 Monaten sind die Ergebnisse bereits sehr vielversprechend, insbesondere bei den weiblichen Mäusen mit einem großen Unterschied in der Sterblichkeit zwischen Mäusen ohne Behandlung und Mäusen mit allen Behandlungen.
Eine zweite Studie befindet sich in Vorbereitung, vorbehaltlich. Die Interventionen wären: Deuterierte Fettsäuren (Arachidonsäure), Mausserumalbumin, mesenchymale Stammzellen und partielle zelluläre Reprogrammierung
Es ist zu hoffen, dass die LEVF bald nicht mehr die einzige arbeitende Langlebigkeitsorganisation sein wird, die an einer großen Anzahl alter Mäuse arbeitet, die bis zu ihrem Tod mit einer vielversprechenden Behandlung beobachtet werden. Organisationen wie Hevolution, Google Calico, die Chan Zuckerberg Foundation und Altos Labs sollten ein paar Millionen Dollar aus ihren Milliardenbeträgen verwenden, um ihre vielversprechendsten Ideen an unseren kurzlebigen Säugetierverwandten zu testen.
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