Viure ràpid, matar primerenc: la teoria evolucionista de l'envelliment

2000/02/01 ARMIGO-PREWITT, T. | FURLOW, B. Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Biologia

Tots dos animals són gairebé inseparables. Tenen un comportament similar i una vida social que els agrada alimentar-se de les aranyes i els arbres. Però la longitud de vida de les zariguías de Petaurus és el doble que la de Gymnobelideus. Per què?

Sembla ser que la frase titulada, és a dir, viure aviat, és la regla general de l'envelliment. El secret de la joventut pot estar en la fisiologia de Petaurus, que crema les calories més lentament que Gymnobelideus. Almenys el contrari és cert. Steven Austad Petaurus, de la Universitat d'Idaho, creu que pot explicar la longevitat de la seva vida, ja que Austad tracta de demostrar les teories evolucionistes de l'envelliment. En la seva opinió, la clau està en la part superficial que té el Petaurus entre les potes davanteres i posteriors, és a dir, en la membrana que utilitza per a planejar de l'arbre a l'arbre.

L'origen de la joventut

Austad i molts altres investigadors que com ell creuen en les teories evolucionistes, i cada vegada són més, estan canviant les idees tradicionals sobre l'envelliment: l'envelliment no és només un procés inherent a les cèl·lules que es van deteriorant pel temps i l'ús. Els investigadors evolucionistes estudien els processos ecològics i evolutius, buscant el perquè de la supervivència d'una espècie a una altra. El seu pensament es basa en la idea que els éssers vius poden sofrir els danys produïts pel temps: els éssers vius poden desenvolupar mecanismes per a reduir la quantitat d'aquests danys cel·lulars que porten fins a la mort, però això sí, primer han de desenvolupar estratègies de supervivència per a evitar la mort accidental.

El fisiòleg alemany Max Rubner va realitzar a principis de segle els primers estudis que unien la taxa metabòlica dels animals, és a dir, la velocitat amb la qual els animals cremen calories, amb la supervivència. Basant-se en la taxa metabòlica i la supervivència dels animals, va calcular el nombre de calories cremades durant tota la vida per vaques, cavalls, gossos i cobais. A continuació, va dividir el valor obtingut pel pes de cada animal (que va utilitzar el pes mitjà d'un espècimen adult) i va calcular el nombre de calories cremades per unitat de massa per a cada espècie i vida. Els valors obtinguts varien molt poc d'una espècie a una altra. Austad actualitza els càlculs i descobreix que l'àcar crema 260 calories per vida i 280 per gram i els cavalls, valors bastant similars.

La naturalesa sembla haver atribuït la capacitat de cremar una determinada quantitat d'energia a cada gram d'animal, ja sigui un cavall o un animal. Com més ràpid es cremi, abans morirà l'ésser. Segons Austad, "si els animals anessin cotxes, diríem que tots han començat amb la mateixa quantitat de gasolina. Si cremen ràpid la gasolina, com les rates, moriran primerencament, mentre que si cremen lentament la gasolina poden viure tant com les tortugues". Molts biogerontólogos coincideixen en aquesta teoria, ja que explica bé per què és o sol ser més curta la vida dels animals petits: els animals petits tenen més superfície per unitat de volum que els animals grans, i per a poder conservar la temperatura corporal necessiten cremar energia més ràpid.

També cal tenir en compte que cremar energia pot danyar les cèl·lules.

"En definitiva, el metabolisme no és més que un incendi fred i controlat", afirma Austad "i tots els incendis, encara que controlats, poden ser perjudicials." En lloc de produir sutge i flama, els incendis cel·lulars generen residus metabòlics, alguns dels quals són destructius: els radicals lliures, per exemple, ataquen constantment tant l'ADN com altres molècules; i les substàncies generades per la pròpia cèl·lula en els processos metabòlics poden matar a diverses cèl·lules. Com més ràpid s'acumulin els residus, més aviat es deteriorarà la cèl·lula i abans començarà a descendir en arracada fins a la mort. La velocitat d'acumulació de residus està limitada per la velocitat de combustió de l'energia que s'utilitza per a alimentar les reaccions químiques que es produeixen en les cèl·lules, imprescindibles per a la supervivència. O això és el que diu almenys la teoria.

De fet, el tancament de les mosques de fruita en una habitació i la disminució de la temperatura de la mateixa provocaran una disminució de la taxa metabòlica de les mosques i un augment de la supervivència. En el cas dels mamífers i altres animals de sang calenta no es compleix el que s'ha dit, ja que poden augmentar el metabolisme en ambient fred i mantenir la temperatura corporal constant.

Quan es va descobrir que la reducció de l'alimentació de les rates augmentava considerablement la seva supervivència, els investigadors van concloure que l'escassetat d'aliments tenia alguna relació amb la disminució de la taxa metabòlica. No obstant això, en 1985, un grup d'investigadors de la Universitat de Texas van observar que la relació entre la falta d'aliments o calories i l'augment de la supervivència no era una disminució de la taxa metabòlica. Encara que al principi la taxa metabòlica disminueix, el metabolisme de les rates famolenques torna al seu estat normal. Segons Austad, els animals obligats a viure amb poques calories són capaces de cremar energia de forma més favorable. Si aquests animals s'envelleixen i moren més tard, és perquè utilitzen l'energia per a les tasques de manteniment i reparació del propi cos que per a fer cries amb poques possibilitats de vida; per descomptat, l'evolució intencionada.

Mort inesperada

Però la longevitat no pot explicar-se simplement amb taxes metabòliques, i prova d'això són molts animals no habituals en els laboratoris de biòlegs. Els ocells, per exemple, presenten taxes metabòliques més altes que els mamífers de similar grandària, però la seva vida és el doble. Els marsupials, malgrat tenir menors taxes metabòliques, tenen una vida més curta que els mamífers amb calç de la mateixa grandària. I no podem oblidar les dues zarigueas esmentades al principi de l'article. Però Austad i altres investigadors han recollit el repte i han trobat la manera d'explicar aquestes "irregularitats" també a través de l'ecologia i l'evolució.

L'explicació la va donar per primera vegada fa 50 anys l'evolucionista teòric Peter Medawar, premi Nobel. Els organismes millor dissenyats poden morir per accident o ser caçats per algú, i Medawar va suggerir que la velocitat d'envelliment dels animals també depèn d'aquesta "mortalitat externa". "Per a què utilitzar l'energia en el desenvolupament de sistemes que protegeixin les teves cèl·lules de la vellesa?" diu Austad. "Òbviament, l'elecció no és intencionada, però si la mortalitat externa és alta, la selecció natural fomentarà els gens dels individus que són bons per a reproduir-se, que cremen i produeixen energies cries.

En altres paraules, les diferències entre els mecanismes de formació de les cèl·lules condicionen també la supervivència de les espècies, ja que l'acumulació de danys cel·lulars no és una mera conseqüència de l'acumulació de danys cel·lulars, ja sigui a llarg termini o no. Segons Austad “a pesar que alguns processos de la vida siguin perjudicials en si mateixos, la selecció natural pot dissenyar mecanismes de defensa per a lluitar contra aquests danys, sempre sota condicions ecològiques. Així succeeix, per exemple, quan una espècie desenvolupa la manera d'escapar als seus predadors, com les petxines i els dits. Reduint el risc de mortalitat externa, la selecció natural pot retardar l'envelliment cel·lular i desenvolupar mecanismes que allarguin la vida reproductiva de l'animal.

Segons Austad, si els petits mamífers maduren i envelleixen més ràpid no sols perquè cremen energia ràpidament, sinó perquè les seves possibilitats de morir en les arpes dels depredadors fan que la selecció natural els hagi proporcionat molt poca energia per a construir cossos que resisteixin els danys del temps. Els animals de major grandària, no obstant això, han d'evitar menys depredadors i són capaços de suportar millor altres perills del mitjà, com a temperatures extremes o èpoques d'escassetat.

Si els riscos ambientals afecten la velocitat d'envelliment, es pot i és que la vida dels mamífers voladors sigui major que la dels mamífers terrestres de la mateixa grandària, tal com va observar en l'estudi realitzat per Austad en 1991. Les ratapinyades tenen vides més llargues que altres mamífers de la mateixa grandària: les ratapinyades de la grandària dels ratolins poden viure 30 anys, és a dir, sis vegades més que els ratolins; i això no és només una característica de les ratapinyades que hibernen; les ratapinyades tropicals que romanen desperts al llarg de tot l'any també tenen més longeus. "Gràcies a la seva capacitat de volar, les ratapinyades tenen menys riscos ambientals", afirma Austad, "i poden escapar més fàcilment dels depredadors o de zones d'escassetat d'aliments."

També van estudiar altres mamífers amb capacitat de volar, o millor dit, de planejament, i es van adonar que la seva vida era més llarga. La longitud de vida dels esquirols voladors nord-americans, per exemple, és el doble de l'esquirol més comú. Aquesta característica va ser batejada com "volar, morir tard".

Petxines i arpes

Després de 10 anys de teoria, Austad és capaç de desentranyar una llista interminable d'exemples: les cloïsses islandeses amb closques molt gruixudes i que habiten en els fons marins viuen més de 200 anys, per la qual cosa tenen l'honor de ser el ser més longeu. No obstant això, els encenalls convencionals són també de llarga durada –mitjana 14 anys- en comparació amb els mol·luscos sense closca. Els últims no aconsegueixen els 5 anys de vida.

En el cas de mamífers amb espines es repeteix el mateix fenomen. Els èquids, animals similars als eriçons, viuen 50 anys i els espinosos, malgrat ser els rosegadors més longeus, no viuen més que 20. Tots els mamífers amb espines tenen vides llargues extraordinàries.

"La longevitat i el baix risc inesperat de mort si són característiques causa-efecte", explica Austad, "qualsevol animal pot ser aprofitat. És més, la teoria és aplicable no sols a les diferents espècies, sinó també a les diferents poblacions de la mateixa espècie." La població animal aïllada sense depredadors pot començar a envellir més lentament que una població dependent dels depredadors. De fet, és el cas de les zariguías de Virgínia. La vida de les zarigueas de Sapelo Anar-la, que han viscut gairebé 4.000 anys sense presa, sol ser un 50% més llarga que la dels quals habiten en el continent, que rares vegades celebren el seu tercer aniversari. És més, les zarigueas de les illes es mantenen durant més temps i les joves i les femelles també tenen una segona cria. Les femelles continentals s'esterilitzen després de la primera cria. Austad també va analitzar la velocitat d'obsolescència dels teixits de lligament de les zarigueas, mesura molt utilitzada per a seguir el procés d'envelliment, i va observar que en les zariguerías del continent aquesta velocitat era doble.

Però, amb quin mecanisme s'envelleixen més lentament les zarignias de les illes? Els investigadors s'han incorporat recentment a l'estudi dels mecanismes cel·lulars que alberguen animals joves. L'enzim superóxido dismutasa és una de les substàncies químiques que intervenen en aquests mecanismes: és un enzim antioxidant que destrueix els radicals lliures. I per a qualsevol mena de taxa metabòlica, els investigadors han observat que les espècies amb vides més llargues tenen majors quantitats d'aquest enzim.

En aquest sentit, un grup d'investigadors de la Universitat de Manchester han descobert enguany que les cèl·lules animals de llarga vida són més resistents als atacs químics. Des dels rosegadors fins als éssers humans, s'han investigat cèl·lules de fibroblasto de diferents espècies, que han estat atacades químicament per a poder mesurar la supervivència de les cèl·lules davant aquesta mena d'atacs. I sempre per a una taxa metabòlica determinada, van observar que les cèl·lules animals de llarga vida eren més sostenibles.

Els ocells han desenvolupat un nou mecanisme de defensa per a retardar l'envelliment. Encara que el seu metabolisme és massa ràpid per a la seva grandària, els ocells produeixen menys radicals lliures que els mamífers. No obstant això, encara no es coneix com funciona exactament aquest mecanisme. En teoria, una altra manera de suportar la vellesa és produir més enzims que s'utilitzen per a reparar l'ADN. Aquests enzims localitzen i substitueixen els fragments d'ADN danyats i, encara que les substitucions són aleatòries i defectuoses, sempre és millor que l'ADN danyat.

I què diu la teoria evolucionista dels éssers humans? La hipòtesi és que els nostres avantpassats van desenvolupar la capacitat de parlar per a poder compartir estratègies de supervivència. I tal vegada gràcies a aquesta capacitat de parlar, tenim una vida quatre vegades més llarga que la de la grandària i la taxa metabòlica que tenim. I sense arpes. Sens dubte, la medicina moderna ha augmentat considerablement l'esperança de vida dels éssers humans i ha disminuït considerablement el nivell de mortalitat dels nens, però sembla que els que arriben a viure el segle deuen el seu agraïment al patrimoni evolutiu que a la medicina.