Vivir rápido, matar temperán: a teoría evolucionista do envellecemento

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

• Biologia

Ambos os animais son case inseparables. Teñen un comportamento similar e una vida social que lles gusta alimentarse das arañas e as árbores. Pero a lonxitude de vida das zariguías de Petaurus é o dobre que a de Gymnobelideus. Por que?

Parece ser que a frase titulada, é dicir, vivir pronto, é a regra xeral do envellecemento. O segredo da mocidade pode estar na fisiología de Petaurus, que queima as calorías máis lentamente que Gymnobelideus. Polo menos o contrario é certo. Steven Austad Petaurus, da Universidade de Idaho, cre que pode explicar a lonxevidade da súa vida, xa que Austad trata de demostrar as teorías evolucionistas do envellecemento. Na súa opinión, a clave está na parte superficial que ten o Petaurus entre as patas dianteiras e traseiras, é dicir, na membrana que utiliza paira planear da árbore á árbore.

A orixe da mocidade

Austad e outros moitos investigadores que como el creen nas teorías evolucionistas, e cada vez son máis, están a cambiar as ideas tradicionais sobre o envellecemento: o envellecemento non é só un proceso inherente ás células que se van deteriorando polo tempo e o uso. Os investigadores evolucionistas estudan os procesos ecolóxicos e evolutivos, buscando o porqué da supervivencia dunha especie a outra. O seu pensamento baséase na idea de que os seres vivos poden sufrir os danos producidos polo tempo: os seres vivos poden desenvolver mecanismos paira reducir a cantidade deses danos celulares que levan até a morte, pero iso si, primeiro deben desenvolver estratexias de supervivencia paira evitar a morte accidental.

O fisiólogo alemán Max Rubner realizou a principios de século os primeiros estudos que unían a taxa metabólica dos animais, é dicir, a velocidade coa que os animais queiman calorías, coa supervivencia. Baseándose na taxa metabólica e a supervivencia dos animais, calculou o número de calorías queimadas durante toda a vida por vacas, cabalos, cans e cobayas. A continuación, dividiu o valor obtido polo peso de cada animal (que utilizou o peso medio dun espécime adulto) e calculou o número de calorías queimadas por unidade de masa paira cada especie e vida. Os valores obtidos varían moi pouco dunha especie a outra. Austad actualiza os cálculos e descobre que o ácaro queima 260 calorías por vida e 280 por gramo e os cabalos, valores bastante similares.

A natureza parece atribuír a capacidade de queimar una determinada cantidade de enerxía a cada gramo de animal, xa sexa un cabalo ou un animal. Canto máis rápido quéimese, antes morrerá o ser. Segundo Austad, "se os animais fosen coches, diriamos que todos empezaron coa mesma cantidade de gasolina. Se queiman rápido a gasolina, como as ratas, morrerán tempranamente, mentres que se queiman lentamente a gasolina poden vivir tanto como as tartarugas". Moitos biogerontólogos coinciden nesta teoría, xa que explica ben por que é ou adoita ser máis curta a vida dos animais pequenos: os animais pequenos teñen máis superficie por unidade de volume que os animais grandes, e paira poder conservar a temperatura corporal necesitan queimar enerxía máis rápido.

Tamén hai que ter en conta que queimar enerxía pode danar as células.

"En definitiva, o metabolismo non é máis que un incendio frío e controlado", afirma Austad "e todos os incendios, aínda que controlados, poden ser prexudiciais." En lugar de producir hollín e chama, os incendios celulares xeran residuos metabólicos, algúns dos cales son destrutivos: os radicais libres, por exemplo, atacan constantemente tanto o ADN como outras moléculas; e as sustancias xeradas pola propia célula nos procesos metabólicos poden matar a varias células. Canto máis rápido acumúlense os residuos, máis pronto se deteriorará a célula e antes comezará a descender en pendente até a morte. A velocidade de acumulación de residuos está limitada pola velocidade de combustión da enerxía que se utiliza paira alimentar as reaccións químicas que se producen nas células, imprescindibles paira a supervivencia. Ou iso é o que di polo menos a teoría.

De feito, o peche das moscas de froita nunha habitación e a diminución da temperatura da mesma provocarán una diminución da taxa metabólica das moscas e un aumento da supervivencia. No caso dos mamíferos e outros animais de sangue quente non se cumpre o devandito, xa que poden aumentar o metabolismo en ambiente frío e manter a temperatura corporal constante.

Cando se descubriu que a redución da alimentación das ratas aumentaba considerablemente a súa supervivencia, os investigadores concluíron que a escaseza de alimentos tiña algunha relación coa diminución da taxa metabólica. Con todo, en 1985, un grupo de investigadores da Universidade de Texas observaron que a relación entre a falta de alimentos ou calorías e o aumento da supervivencia non era una diminución da taxa metabólica. Aínda que nun principio a taxa metabólica diminúe, o metabolismo das ratas famentas volve ao seu estado normal. Segundo Austad, os animais obrigados a vivir con poucas calorías son capaces de queimar enerxía de forma máis favorable. Se estes animais envellécense e morren máis tarde, é porque utilizan a enerxía paira as tarefas de mantemento e reparación do propio corpo que paira facer crías con poucas posibilidades de vida; por suposto, a evolución intencionada.

Morte inesperada

Pero a lonxevidade non pode explicarse simplemente con taxas metabólicas, e proba diso son moitos animais non habituais nos laboratorios de biólogos. As aves, por exemplo, presentan taxas metabólicas máis altas que os mamíferos de similar tamaño, pero a súa vida é o dobre. Os marsupiales, a pesar de ter menores taxas metabólicas, teñen una vida máis curta que os mamíferos con cal do mesmo tamaño. E non podemos esquecer as dúas zarigueas mencionadas ao principio do artigo. Pero Austad e outros investigadores recolleron o reto e atoparon a maneira de explicar esas "irregularidades" tamén a través da ecoloxía e a evolución.

A explicación deuna por primeira vez fai 50 anos o evolucionista teórico Peter Medawar, premio Nobel. Os organismos mellor deseñados poden morrer por accidente ou ser cazados por alguén, e Medawar suxeriu que a velocidade de envellecemento dos animais tamén depende desa "mortalidade externa". "Paira que utilizar a enerxía no desenvolvemento de sistemas que protexan as túas células da vellez?" di Austad. "Obviamente, a elección non é intencionada, pero se a mortalidade externa é alta, a selección natural fomentará os xenes dos individuos que son bos paira reproducirse, que queiman e producen enerxías crías.

Noutras palabras, as diferenzas entre os mecanismos de formación das células condicionan tamén a supervivencia das especies, xa que a acumulación de danos celulares non é una mera consecuencia da acumulación de danos celulares, xa sexa a longo prazo ou non. Segundo Austad “a pesar de que algúns procesos da vida sexan prexudiciais en si mesmos, a selección natural pode deseñar mecanismos de defensa paira loitar contra estes danos, sempre baixo condicións ecolóxicas. Así sucede, por exemplo, cando una especie desenvolve a forma de escapar ás súas predadores, como as cunchas e os dedos. Reducindo o risco de mortalidade externa, a selección natural pode atrasar o envellecemento celular e desenvolver mecanismos que alarguen a vida reprodutiva do animal.

Segundo Austad, se os pequenos mamíferos maduran e envellecen máis rápido non só porque queiman enerxía rapidamente, senón porque as súas posibilidades de morrer nas garras dos depredadores fan que a selección natural proporcionoulles moi pouca enerxía paira construír corpos que resistan os danos do tempo. Os animais de maior tamaño, con todo, deben evitar menos depredadores e son capaces de soportar mellor outros perigos do medio, como temperaturas extremas ou épocas de escaseza.

Se os riscos ambientais afectan á velocidade de envellecemento, pódese e é que a vida dos mamíferos voadores sexa maior que a dos mamíferos terrestres do mesmo tamaño, tal e como observou no estudo realizado por Austad en 1991. Os morcegos teñen vidas máis longas que outros mamíferos do mesmo tamaño: os morcegos do tamaño dos ratos poden vivir 30 anos, é dicir, seis veces máis que os ratos; e iso non é só una característica dos morcegos que hibernan; os morcegos tropicais que permanecen espertos ao longo de todo o ano tamén teñen máis lonxevos. "Grazas á súa capacidade de voar, os morcegos teñen menos riscos ambientais", afirma Austad, "e poden escapar máis facilmente dos depredadores ou de zonas de escaseza de alimentos."

Tamén estudaron outros mamíferos con capacidade de voar, ou mellor devandito, de plan, e déronse conta de que a súa vida era máis longa. A lonxitude de vida das ardillas voadoras norteamericanas, por exemplo, é o dobre da ardilla máis común. Esta característica foi bautizada como "voar, morrer tarde".

Cunchas e garras

Tras 10 anos de teoría, Austad é capaz de desentrañar una lista interminable de exemplos: as ameixas islandesas con caparazones moi grosos e que habitan nos fondos mariños viven máis de 200 anos, polo que teñen a honra de ser o ser máis lonxevo. Con todo, as labras convencionais son tamén de longa duración –media 14 anos- en comparación cos moluscos sen caparazón. Os últimos non alcanzan os 5 anos de vida.

No caso de mamíferos con espiñas repítese o mesmo fenómeno. Os équidos, animais similares aos ourizos, viven 50 anos e os espiñentos, a pesar de ser os roedores máis lonxevos, non viven máis que 20. Todos os mamíferos con espiñas teñen vidas longas extraordinarias.

"A lonxevidade e o baixo risco inesperado de morte si son características causa-efecto", explica Austad, "calquera animal pode ser aproveitado. É máis, a teoría é aplicable non só ás distintas especies, senón tamén ás distintas poboacións da mesma especie." A poboación animal illada sen depredadores pode empezar a envellecer máis lentamente que una poboación dependente dos depredadores. De feito, é o caso das zariguías de Virginia. A vida das zarigueas de Sapelo Ila, que viviron case 4.000 anos sen presa, adoita ser un 50% máis longa que a dos que habitan no continente, que de cando en cando celebran o seu terceiro aniversario. É máis, as zarigueas das illas mantéñense durante máis tempo e as novas e as femias tamén teñen una segunda cría. As femias continentais se esterilizan tras a primeira cría. Austad tamén analizou a velocidade de obsolescencia dos tecidos de ligamento das zarigueas, medida moi utilizada paira seguir o proceso de envellecemento, e observou que nas zariguerías do continente esa velocidade era dobre.

Pero, con que mecanismo envellécense máis lentamente as zarignias das illas? Os investigadores incorporáronse recentemente ao estudo dos mecanismos celulares que albergan animais novos. A encima superóxido dismutasa é una das sustancias químicas que interveñen nestes mecanismos: é una encima antioxidante que destrúe os radicais libres. E paira calquera tipo de taxa metabólica, os investigadores observaron que as especies con vidas máis longas teñen maiores cantidades desta encima.

Neste sentido, un grupo de investigadores da Universidade de Manchester descubriron este ano que as células animais de longa vida son máis resistentes aos ataques químicos. Desde os roedores até os seres humanos, investigáronse células de fibroblasto de diferentes especies, que foron atacadas químicamente paira poder medir a supervivencia das células ante este tipo de ataques. E sempre paira una taxa metabólica determinada, observaron que as células animais de longa vida eran máis sustentables.

As aves desenvolveron un novo mecanismo de defensa paira atrasar o envellecemento. Aínda que o seu metabolismo é demasiado rápido paira o seu tamaño, as aves producen menos radicais libres que os mamíferos. Con todo, aínda non se coñece como funciona exactamente este mecanismo. En teoría, outra forma de soportar a vellez é producir máis encimas que se utilizan paira reparar o ADN. Estas encimas localizan e substitúen os fragmentos de ADN danados e, aínda que as substitucións son aleatorias e defectuosas, sempre é mellor que o ADN danado.

E que di a teoría evolucionista dos seres humanos? A hipótese é que os nosos antepasados desenvolveron a capacidade de falar paira poder compartir estratexias de supervivencia. E talvez grazas a esta capacidade de falar, temos una vida catro veces máis longa que a do tamaño e a taxa metabólica que temos. E sen garras. Sen dúbida, o medicamento moderno ha aumentado considerablemente a esperanza de vida dos seres humanos e diminuíu considerablemente o nivel de mortalidade dos nenos, pero parece que os que chegan a vivir o século deben o seu agradecemento ao patrimonio evolutivo que ao medicamento.