Vivir rápido, matar temprano: la teoría evolucionista del envejecimiento

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

• Biologia

Ambos animales son casi inseparables. Tienen un comportamiento similar y una vida social que les gusta alimentarse de las arañas y los árboles. Pero la longitud de vida de las zariguías de Petaurus es el doble que la de Gymnobelideus. ¿Por qué?

Parece ser que la frase titulada, es decir, vivir pronto, es la regla general del envejecimiento. El secreto de la juventud puede estar en la fisiología de Petaurus, que quema las calorías más lentamente que Gymnobelideus. Al menos lo contrario es cierto. Steven Austad Petaurus, de la Universidad de Idaho, cree que puede explicar la longevidad de su vida, ya que Austad trata de demostrar las teorías evolucionistas del envejecimiento. En su opinión, la clave está en la parte superficial que tiene el Petaurus entre las patas delanteras y traseras, es decir, en la membrana que utiliza para planear del árbol al árbol.

El origen de la juventud

Austad y otros muchos investigadores que como él creen en las teorías evolucionistas, y cada vez son más, están cambiando las ideas tradicionales sobre el envejecimiento: el envejecimiento no es sólo un proceso inherente a las células que se van deteriorando por el tiempo y el uso. Los investigadores evolucionistas estudian los procesos ecológicos y evolutivos, buscando el porqué de la supervivencia de una especie a otra. Su pensamiento se basa en la idea de que los seres vivos pueden sufrir los daños producidos por el tiempo: los seres vivos pueden desarrollar mecanismos para reducir la cantidad de esos daños celulares que llevan hasta la muerte, pero eso sí, primero deben desarrollar estrategias de supervivencia para evitar la muerte accidental.

El fisiólogo alemán Max Rubner realizó a principios de siglo los primeros estudios que unían la tasa metabólica de los animales, es decir, la velocidad con la que los animales queman calorías, con la supervivencia. Basándose en la tasa metabólica y la supervivencia de los animales, calculó el número de calorías quemadas durante toda la vida por vacas, caballos, perros y cobayas. A continuación, dividió el valor obtenido por el peso de cada animal (que utilizó el peso medio de un espécimen adulto) y calculó el número de calorías quemadas por unidad de masa para cada especie y vida. Los valores obtenidos varían muy poco de una especie a otra. Austad actualiza los cálculos y descubre que el ácaro quema 260 calorías por vida y 280 por gramo y los caballos, valores bastante similares.

La naturaleza parece haber atribuido la capacidad de quemar una determinada cantidad de energía a cada gramo de animal, ya sea un caballo o un animal. Cuanto más rápido se queme, antes morirá el ser. Según Austad, "si los animales fueran coches, diríamos que todos han empezado con la misma cantidad de gasolina. Si queman rápido la gasolina, como las ratas, morirán tempranamente, mientras que si queman lentamente la gasolina pueden vivir tanto como las tortugas". Muchos biogerontólogos coinciden en esta teoría, ya que explica bien por qué es o suele ser más corta la vida de los animales pequeños: los animales pequeños tienen más superficie por unidad de volumen que los animales grandes, y para poder conservar la temperatura corporal necesitan quemar energía más rápido.

También hay que tener en cuenta que quemar energía puede dañar las células.

"En definitiva, el metabolismo no es más que un incendio frío y controlado", afirma Austad "y todos los incendios, aunque controlados, pueden ser perjudiciales." En lugar de producir hollín y llama, los incendios celulares generan residuos metabólicos, algunos de los cuales son destructivos: los radicales libres, por ejemplo, atacan constantemente tanto el ADN como otras moléculas; y las sustancias generadas por la propia célula en los procesos metabólicos pueden matar a varias células. Cuanto más rápido se acumulen los residuos, más pronto se deteriorará la célula y antes comenzará a descender en pendiente hasta la muerte. La velocidad de acumulación de residuos está limitada por la velocidad de combustión de la energía que se utiliza para alimentar las reacciones químicas que se producen en las células, imprescindibles para la supervivencia. O eso es lo que dice al menos la teoría.

De hecho, el cierre de las moscas de fruta en una habitación y la disminución de la temperatura de la misma provocarán una disminución de la tasa metabólica de las moscas y un aumento de la supervivencia. En el caso de los mamíferos y otros animales de sangre caliente no se cumple lo dicho, ya que pueden aumentar el metabolismo en ambiente frío y mantener la temperatura corporal constante.

Cuando se descubrió que la reducción de la alimentación de las ratas aumentaba considerablemente su supervivencia, los investigadores concluyeron que la escasez de alimentos tenía alguna relación con la disminución de la tasa metabólica. Sin embargo, en 1985, un grupo de investigadores de la Universidad de Texas observaron que la relación entre la falta de alimentos o calorías y el aumento de la supervivencia no era una disminución de la tasa metabólica. Aunque en un principio la tasa metabólica disminuye, el metabolismo de las ratas hambrientas vuelve a su estado normal. Según Austad, los animales obligados a vivir con pocas calorías son capaces de quemar energía de forma más favorable. Si estos animales se envejecen y mueren más tarde, es porque utilizan la energía para las tareas de mantenimiento y reparación del propio cuerpo que para hacer crías con pocas posibilidades de vida; por supuesto, la evolución intencionada.

Muerte inesperada

Pero la longevidad no puede explicarse simplemente con tasas metabólicas, y prueba de ello son muchos animales no habituales en los laboratorios de biólogos. Las aves, por ejemplo, presentan tasas metabólicas más altas que los mamíferos de similar tamaño, pero su vida es el doble. Los marsupiales, a pesar de tener menores tasas metabólicas, tienen una vida más corta que los mamíferos con cal del mismo tamaño. Y no podemos olvidar las dos zarigueas mencionadas al principio del artículo. Pero Austad y otros investigadores han recogido el reto y han encontrado la manera de explicar esas "irregularidades" también a través de la ecología y la evolución.

La explicación la dio por primera vez hace 50 años el evolucionista teórico Peter Medawar, premio Nobel. Los organismos mejor diseñados pueden morir por accidente o ser cazados por alguien, y Medawar sugirió que la velocidad de envejecimiento de los animales también depende de esa "mortalidad externa". "¿Para qué utilizar la energía en el desarrollo de sistemas que protejan tus células de la vejez?" dice Austad. "Obviamente, la elección no es intencionada, pero si la mortalidad externa es alta, la selección natural fomentará los genes de los individuos que son buenos para reproducirse, que queman y producen energías crías.

En otras palabras, las diferencias entre los mecanismos de formación de las células condicionan también la supervivencia de las especies, ya que la acumulación de daños celulares no es una mera consecuencia de la acumulación de daños celulares, ya sea a largo plazo o no. Según Austad “a pesar de que algunos procesos de la vida sean perjudiciales en sí mismos, la selección natural puede diseñar mecanismos de defensa para luchar contra estos daños, siempre bajo condiciones ecológicas. Así sucede, por ejemplo, cuando una especie desarrolla la forma de escapar a sus predadores, como las conchas y los dedos. Reduciendo el riesgo de mortalidad externa, la selección natural puede retrasar el envejecimiento celular y desarrollar mecanismos que alarguen la vida reproductiva del animal.

Según Austad, si los pequeños mamíferos maduran y envejecen más rápido no sólo porque queman energía rápidamente, sino porque sus posibilidades de morir en las garras de los depredadores hacen que la selección natural les haya proporcionado muy poca energía para construir cuerpos que resistan los daños del tiempo. Los animales de mayor tamaño, sin embargo, deben evitar menos depredadores y son capaces de soportar mejor otros peligros del medio, como temperaturas extremas o épocas de escasez.

Si los riesgos ambientales afectan a la velocidad de envejecimiento, se puede y es que la vida de los mamíferos voladores sea mayor que la de los mamíferos terrestres del mismo tamaño, tal y como observó en el estudio realizado por Austad en 1991. Los murciélagos tienen vidas más largas que otros mamíferos del mismo tamaño: los murciélagos del tamaño de los ratones pueden vivir 30 años, es decir, seis veces más que los ratones; y eso no es sólo una característica de los murciélagos que hibernan; los murciélagos tropicales que permanecen despiertos a lo largo de todo el año también tienen más longevos. "Gracias a su capacidad de volar, los murciélagos tienen menos riesgos ambientales", afirma Austad, "y pueden escapar más fácilmente de los depredadores o de zonas de escasez de alimentos."

También estudiaron otros mamíferos con capacidad de volar, o mejor dicho, de planeamiento, y se dieron cuenta de que su vida era más larga. La longitud de vida de las ardillas voladoras norteamericanas, por ejemplo, es el doble de la ardilla más común. Esta característica fue bautizada como "volar, morir tarde".

Conchas y garras

Tras 10 años de teoría, Austad es capaz de desentrañar una lista interminable de ejemplos: las almejas islandesas con caparazones muy gruesos y que habitan en los fondos marinos viven más de 200 años, por lo que tienen el honor de ser el ser más longevo. Sin embargo, las virutas convencionales son también de larga duración –media 14 años- en comparación con los moluscos sin caparazón. Los últimos no alcanzan los 5 años de vida.

En el caso de mamíferos con espinas se repite el mismo fenómeno. Los équidos, animales similares a los erizos, viven 50 años y los espinosos, a pesar de ser los roedores más longevos, no viven más que 20. Todos los mamíferos con espinas tienen vidas largas extraordinarias.

"La longevidad y el bajo riesgo inesperado de muerte si son características causa-efecto", explica Austad, "cualquier animal puede ser aprovechado. Es más, la teoría es aplicable no sólo a las distintas especies, sino también a las distintas poblaciones de la misma especie." La población animal aislada sin depredadores puede empezar a envejecer más lentamente que una población dependiente de los depredadores. De hecho, es el caso de las zariguías de Virginia. La vida de las zarigueas de Sapelo Irla, que han vivido casi 4.000 años sin presa, suele ser un 50% más larga que la de los que habitan en el continente, que rara vez celebran su tercer aniversario. Es más, las zarigueas de las islas se mantienen durante más tiempo y las jóvenes y las hembras también tienen una segunda cría. Las hembras continentales se esterilizan tras la primera cría. Austad también analizó la velocidad de obsolescencia de los tejidos de ligamento de las zarigueas, medida muy utilizada para seguir el proceso de envejecimiento, y observó que en las zariguerías del continente esa velocidad era doble.

Pero, ¿con qué mecanismo se envejecen más lentamente las zarignias de las islas? Los investigadores se han incorporado recientemente al estudio de los mecanismos celulares que albergan animales jóvenes. La enzima superóxido dismutasa es una de las sustancias químicas que intervienen en estos mecanismos: es una enzima antioxidante que destruye los radicales libres. Y para cualquier tipo de tasa metabólica, los investigadores han observado que las especies con vidas más largas tienen mayores cantidades de esta enzima.

En este sentido, un grupo de investigadores de la Universidad de Manchester han descubierto este año que las células animales de larga vida son más resistentes a los ataques químicos. Desde los roedores hasta los seres humanos, se han investigado células de fibroblasto de diferentes especies, que han sido atacadas químicamente para poder medir la supervivencia de las células ante este tipo de ataques. Y siempre para una tasa metabólica determinada, observaron que las células animales de larga vida eran más sostenibles.

Las aves han desarrollado un nuevo mecanismo de defensa para retrasar el envejecimiento. Aunque su metabolismo es demasiado rápido para su tamaño, las aves producen menos radicales libres que los mamíferos. Sin embargo, todavía no se conoce cómo funciona exactamente este mecanismo. En teoría, otra forma de soportar la vejez es producir más enzimas que se utilizan para reparar el ADN. Estas enzimas localizan y sustituyen los fragmentos de ADN dañados y, aunque las sustituciones son aleatorias y defectuosas, siempre es mejor que el ADN dañado.

¿Y qué dice la teoría evolucionista de los seres humanos? La hipótesis es que nuestros antepasados desarrollaron la capacidad de hablar para poder compartir estrategias de supervivencia. Y tal vez gracias a esta capacidad de hablar, tenemos una vida cuatro veces más larga que la del tamaño y la tasa metabólica que tenemos. Y sin garras. Sin duda, la medicina moderna ha aumentado considerablemente la esperanza de vida de los seres humanos y ha disminuido considerablemente el nivel de mortalidad de los niños, pero parece que los que llegan a vivir el siglo deben su agradecimiento al patrimonio evolutivo que a la medicina.