چرا ما می‌میریم؛ اما برخی گونه‌ها زندگی بسیار طولانی دارند؟

یکی از موجودات آبزی عجیب و شگفت‌انگیزی که ممکن است زیاد مورد توجه قرار نگیرد، هیدر است. این موجود که نام آن برگرفته از مار اساطیری یونان باستان است که دارای سرهای زیادی بود که در صورت قطع شدن می‌توانست دوباره آن‌ها را رشد دهد، از خویشاوندان عروس دریایی، شقایق دریایی و مرجان‌ها است که در آب‌های شیرین زندگی می‌کند.

هیدر با ظاهری کمی شبیه دانه قاصدک، با بدنی کشیده و دسته‌ای از شاخک‌ها که در یک انتهای آن قرار دارد، چیز خاصی برای به نمایش گذاشتن ندارد؛ اما هیدرها ویژگی قابل‌توجهی دارند که موجب می‌شود دانشمندان درمورد آن‌ها کنجکاو باشند: آن‌ها قدرت بازسازی دارند. اگر هیدر را به چند تکه تقسیم کنید، هر تکه به فرد جدید و کاملی تبدیل خواهد شد.

خواص بازسازی هیدرها توجه زیست‌شناسانی را به خود جلب کرده است که در طبیعت به‌دنبال شواهدی از جاودانگی می‌گردند. چرا این‌طور به‌نظر می‌رسد که این گونه‌ها به دلایل طبیعی نمی‌میرند؟ آیا مرگ اجتناب‌ناپذیر است؟

در اواسط قرن بیستم، پیری به‌عنوان بده بستانی بین تولیدمثل و نگه‌داری از سلول‌ها توصیف می‌شد. در ابتدا، بدن موجودات زنده از منابع خود برای رشد و حفظ سلامت او، یعنی درجهت حفظ سلول‌های خود استفاده می‌کند. در دوران کودکی و نوجوانی، تأکید روی زنده ماندن و قوی و سالم شدن تا حد امکان است. پس از بلوغ جنسی، اولویت به تولیدمثل تغییر می‌یابد. ازآنجاکه برای بیشتر موجودات منابع محدود است، در اولویت قرار دادن تولید فرزند می‌تواند به قیمت حفظ سلامتی تمام شود.

ماهی سالمون را در نظر بگیرید که به سمت بالا دست رودخانه شنا می‌کند تا تخم‌ریزی کند و بلافاصله پس از آن می‌میرد. همه چیز صرف این می‌شود که ماهی سالمون بهترین شانس را برای رسیدن به محل تخم‌ریزی داشته باشد و وقتی به آنجا رسید، از این فرصت نهایت استفاده را می‌برد.

شانس شناکردن ماهی سالمون به سمت پایین‌دست رودخانه و زنده ماندن یک سال دیگر در دریا، انجام همان سفر و تخم‌ریزی دوباره آن‌قدر کم است که انتخاب طبیعی هرگز به نفع این افراد عمل نمی‌کند. علاوه‌بر‌این، آن‌ها قبلا یک بار ژن‌های خود را با موفقیت به نسل بعد منتقل کرده‌اند.

درک کنونی دانشمندان از اینکه چرا موجودات زنده می‌میرند، کمی دقیق‌تر است. وقتی موجودات به بلوغ جنسی می‌رسند، نیروی انتخاب طبیعی ضعیف می‌شود و روند پیری آغاز می‌شود که درنهایت به مرگ منجر می‌شود.

هیدر آب شیرین که نامش برگرفته از مار اساطیری یونان باستان است، توانایی قابل‌توجهی در بازسازی دارد.

در طول زندگی، ژن‌های ما جهش‌هایی را در خود جمع می‌کنند. برخی از جهش‌ها تصادفی هستند و برخی دیگر نتیجه‌ی رژیم غذایی یا عوامل بیرونی نظیر نور UV هستند. بیشتر جهش‌ها تأثیری ندارند یا مضر هستند و تعداد بسیار اندکی از آن‌ها می‌توانند مفید باشند.

گابریلا کونتوریدس، زیست‌شناس تکاملی در گروه انسان‌شناسی دانشگاه آکسفورد می‌گوید، پیش از بلوغ جنسی، علیه هر جهش ژنی که احتمال تولیدمثل ارگانیسم را کاهش دهد یا حتی ارگانیسم را پیش از تولیدمثل از بین ببرد، به‌شدت انتخاب انجام می‌شود. اگرچه، پس از اینکه ارگانیسم به بلوغ جنسی می‌رسد و می‌تواند ژن‌های خود را به نسل بعد منتقل کند، نیروی انتخاب طبیعی ضعیف می‌شود.

ماهی سالمون تخم‌گذار را درنظر بگیرید. او برای رسیدن به بزرگسالی و تولیدمثل به‌خوبی عمل می‌کند. فرزندان او نیز احتمالاً شانس بالایی برای تخم‌ریزی خواهند داشت. اگر جهش ژنی در ماهی سالمون پس از تخم‌ریزی رخ می‌داد که به‌طور تصادفی طول عمر آن را افزایش می‌داد و به این معنا بود که او یک سال دیگر زنده می‌ماند (گرچه این امر بسیار بعید است)، فرزندان حاصل مزیت خاصی نسبت‌به برادر و خواهران خود نداشتند. ماهی سالمون بدون جهش هم قبلا تولیدمثل کرده است.

از دیدگاه انتخاب طبیعی، ادامه تلاش برای سالم ماندن پس از تولیدمثل مزیت چندانی ندارد. درنتیجه، هر ژنی که این امکان را فراهم کند، تحت فشار انتخابی قرار نمی‌گیرد که منجر به افزایش فراوانی آن ژن شود. کونتوریدس می‌گوید:

فرد دوست دارد زنده بماند؛ اما در آن مرحله، انتخاب طبیعی خیلی روی این موضوع کار نمی‌کند؛ زیرا چیز دیگری برای دادن به نسل بعد وجود ندارد.

اگرچه، همه موجودات به اندازه سالمونی که فقط یک بار تخم‌ریزی می‌کند، افراطی عمل نمی‌کنند. برخی برای داشتن فرزندان بیشتر به مدت طولانی‌تری زنده می‌مانند. بیشتر جهش‌هایی که در DNA ما رخ می‌دهد، تأثیری منفی دارد یا اصلا اثری ندارد. بدن ما می‌تواند بخشی از این آسیب DNA را ترمیم کند؛ اما توانایی ترمیم DNA هنگام پیری به‌علت نیروهای ضعیف انتخاب طبیعی کاهش پیدا می‌کند.

پیری و مرگ به دو صورت اتفاق می‌افتد: اول، تجمع جهش‌های منفی به دلیل انتخاب طبیعی ضعیف و دوم، حضور جهش‌هایی که ممکن است برای تولیدمثل مفید باشند؛ اما ازنظر عمر طولانی اثر منفی دارند.

یکی از نمونه‌های مورد دوم جهش‌های ژن‌ BRCA است. این جهش‌ها خطر ابتلا به سرطان تخمدان و سرطان سینه را به میزان قابل‌توجهی افزایش می‌دهند؛ اما همچنین با باروری بیشتر در زنان حامل آن‌ها در ارتباط هستند. بنابراین، ممکن است جهش‌های ژن BRCA در اوایل زندگی ازنظر تولیدمثلی مزیت داشته باشند ولی با خطر بالاتر دچار شدن به مشکلات سلامتی در مراحل پیری همراه باشند؛ اما به خاطر اینکه انتخاب طبیعی پس از بلوغ جنسی ضعیف می‌شود، مزیت باروری بر آسیبی که درنتیجه‌ی آن ایجاد می‌شود، برتری دارد.

کیتلین مک‌هیو، زیست‌شناس دانشگاه ایالتی اورگن می‌گوید:

هر چیزی که اوایل زندگی اتفاق می‌افتد، درمقایسه‌با چیزی که پس از سن تولیدمثل اتفاق می‌افتد، اهمیت بیشتری دارد؛ زیرا قابلیت باروری چیزی است که واقعا اهمیت دارد.

پیرشدگی سلول که در آن تقسیم سلول متوقف می‌شود، ممکن است نمونه دیگری از مزیتی در اول عمر باشد که معایبی در آخر عمر دارد. پیری سلولی از ما دربرابر سرطان محافظت می‌کند؛ زیرا می‌تواند از تکثیر سلول‌های دارای آسیب DNA جلوگیری کند. اگرچه هنگام پیری، سلول‌های پیر می‌توانند در بافت‌ها تجمع پیدا کنند و موجب آسیب و التهاب شوند و زمینه‌ساز بیماری‌های وابسته به سن شوند.

اگرچه بیشتر گونه‌ها پیر می‌شوند، استثناهایی وجود دارد. برای مثال، بسیاری از گیاهان پیری جزئی را نشان می‌دهند و برخی از گونه‌ها هزاران سال زندگی می‌کنند. یکی از نمونه‌های شگرف درخت پاندو در جنگل ملی فیش‌لیک در یوتا است. این درخت کلنی از درختان صنوبر لرزان نر است که ازنظر ژنتیکی یکسان هستند و توسط یک سیستم ریشه به هم متصل شده‌اند. این درخت بیش از ۴۰۰ هزار متر مربع را در برگرفته است و تخمین زده می‌شود که بیش از ۶۶۱۳ تن وزن داشته باشد. طبق برخی از تخمین‌ها، این درخت بیش از ده هزار سال عمر دارد.

یکی از خویشاوندان هیدر، یعنی عروس دریایی نامیرا روش مبتکرانه‌‌ی دیگری برای تضمین طول عمر دارد، این جانور در صورت آسیب دیدن، بیماری یا استرس می‌تواند از مرحله بزرگسالی به مرحله اولیه زندگی خود برگردد که پولیپ نامیده می‌شود.

سفر طاقت‌فرسای ماهی سالمون از اقیانوس به سمت بالادست رودخانه چنان آسیبی به ماهی وارد می‌کند که موجب می‌شود کمی پس از تخم‌ریزی بمیرد.

الکسی ماکلاکوف، استاد زیست‌شناسی تکاملی و پیری شناسی زیستی در دانشگاه آنگلیای شرقی در بریتانیا می‌گوید این پیشنهاد نیز وجود دارد که برخی گونه‌ها با افزایش سن موفق‌تر می‌شوند. البته شواهد محکمی در حمایت از این پدیده که پیری منفی نامیده می‌شود، وجود ندارد. ماکلاکوف می‌گوید:

اگر اکولوژی گونه به صورتی باشد که به دلایلی تولیدمثل به‌طورکلی پایین باشد یا اصلا نتواند در اوایل زندگی تولیدمثل کند، این امر نحوه عمل انتخاب را تغییر می‌دهد.

نمونه‌هایی از این مورد را ممکن است در حیواناتی که در حرمسرا جفت‌گیری می‌کنند، مانند گراز دریایی یا گوزن مشاهده کرد. یک نر ممکن است کل گروه ماده‌ها را کنترل کند. اندازه آن گروه و بنابراین، تعداد فرزندانی که می‌تواند داشته باشد، ممکن است با افزایش سن و جثه او افزایش پیدا کند. بنابراین، با افزایش سن بازده تولیدمثلی او همچنان بالا می‌رود.

ماکلاکوف می‌گوید درحالی‌که درست است که برخی از گونه‌ها می‌توانند قدرت تولیدمثلی خود را با افزایش سن حفظ کنند، آن‌ها نمونه‌های واقعی از پیری منفی نیستند و مطالعاتی که این ادعا را کرده‌اند، ناقص هستند. درنهایت، گراز دریایی نمی‌تواند به‌طور نامحدود حرمسرا را کنترل کند.

رابطه جنسی ممکن است نقش عجیبی در نحوه پیری ما داشته باشد. طبق مطالعه‌ی مگان آرنوت و روث میس از کالج دانشگاهی لندن، زنانی که به‌طور منظم رابطه جنسی دارند، دیرتر یائسه می‌شوند. نویسندگان پیشنهاد می‌کنند که این نمونه‌ای از بده‌بستانی به این شکل است که اگر رابطه جنسی وجود نداشته باشد و بنابراین شانس بارداری وجود نداشته باشد، سرمایه‌گذاری مستمر روی تخمک‌گذاری روش سازگارانه‌ای به‌شمار نمی‌رود و انرژی که صرف تخمک‌گذاری می‌شود، بهتر است توسط بقیه بدن استفاده شود.

در بقیه سلسله حیوانات، به‌نظر می‌رسد که باروری بیشتر پیری را تسریع می‌کند. برای مثال، خفاش‌هایی که فرزندان بیشتری دارند، نسبت‌به خفاش‌هایی که فرزندان کمتری دارند، کمتر عمر می‌کنند. شاید، با داشتن فرصت تولیدمثل، آن‌ها همه منابع خود را صرف تولیدمثل می‌کنند. مک‌هو می‌گوید: «موجوداتی که در اوایل زندگی خیلی خوب تولیدمثل می‌کنند، در اواخر زندگی عملکرد خوبی ندارند.» (هیدرها از این قاعده مستثنی هستند. به‌نظر نمی‌رسد که نرخ باروری آن‌ها در طول زندگیشان کاهش پیدا کند).

گونه‌هایی نیز وجود دارند که طول عمر آن‌ها بین جنس‌ها بسیار متفاوت است. مورچه‌ها، زنبورها و موریانه‌ها معمولاً یک پادشاه یا ملکه دارند که ممکن است باروری بسیار بالایی داشته باشد و درمقایسه‌با کارگرهای عقیم بیشتر عمر کند. در مورد این موجودات، چرا هزینه تولیدمثل طول عمر آن‌ها را کم نمی‌کند؟ پاسخ ممکن است این باشد که شاه یا ملکه دربرابر بیشتر تهدیدهایی که کارگرها با آن روبه‌رو می‌شوند، محافظت می‌شوند و تفاوت سبک زندگی آن‌ها موجب می‌شود تئوری‌های پیری به یک شکل درمورد آن‌ها اعمال نشود.

داشتن مادربزرگ در محیط زندگی می‌تواند مزیت‌های زیادی برای خانواده داشته باشد

بنابراین، اگر تولیدمثل چنین تأثیر شدیدی بر طول عمر ما دارد، چرا انسان‌ها تا مدت‌ها پس از توقف بچه‌دار شدن، همچنان زندگی می‌کنند؟ طبق «فرضیه مادربزرگ»، زنده ماندن بستگان مسن اهمیت دارد؛ زیرا تولیدمثل کاری پرهزینه و پرخطر است. مادربزرگ می‌تواند با سرمایه‌گذاری روی نوه‌هایش بقای برخی از ژن‌های خود را تضمین کند و بنابراین عمر طولانی از دیدگاه انتخاب طبیعی می‌تواند مزیتی به همراه داشته باشد.

کونتوریدس می‌گوید:

خانواده‌هایی که مادربزرگ در اطراف خود دارند، شایستگی تولیدمثلی بسیار بالاتری دارند شاید به این دلیل که مادر می‌تواند روی داشتن بچه‌های بیشتر تمرکز کند و مادربزرگ به پرورش کودکان قبلی کمک می‌کند.

ازآنجاکه نوه‌ها فقط ۲۵ درصد از ژن‌هایشان با مادربزرگشان مشترک است، به همان اندازه‌ی خواهرزاده و برادرزاده‌ها با او رابطه خویشاوندی دارند. به‌عنوان یک تئوری دیگر، ماکلاکوف می‌گوید:

شاید در گذشته تعداد کافی از زنان زنده نمی‌‌ماندند تا در سن ۵۰ سالگی تولیدمثل کنند. بنابراین، انتخاب طبیعی درمورد اتفاقی که در سن ۵۰ سالگی برای تولیدمثل زن‌ها اتفاق می‌افتاد، خیلی خیلی ضعیف بود.

دیدگاه ماکلاکوف به همان اصل مرکزی پیری اشاره دارد که انتخاب طبیعی پس از تولیدمثل ضعیف می‌شود. بیشتر آنچه هنگام پیری برای ما رخ می‌دهد، ممکن است خوشایند نباشد؛ اما نیروی تکاملی قوی وجود ندارد تا از ما دربرابر آن محافظت کند.