Lasītava

Skatīt pēc:
Datuma Popularitātes
W836_forever-young Square81_10640_554866707896864_2057411988_n
Ekoloģija

Dabas pretnovecošanās noslēpums

Ekologi atrod dzīvniekus un augus, kuri noliedz novecošanos

Pirms divpadsmit gadiem Daniels Douks uzsāka rāpot pa Aļaskas tundru, līdzi nesdams trauciņu ar krāsainiem zobu bakstāmajiem. Viņš bija devies turp, lai kontinenta pašā augšā, saltajā Ziemeļu nogāzē, pētītu plaukšķenes (silene acaulis) - zemu, plakanu augu, kas vasaras sākumā krāšņi izplaukst ar rozā ziediem.

Plaukšķenes sēkliņas ir “kniepadatas galviņas lielumā,” stāsta Douks, un var paiet pat 20 gadi, līdz tās izaug kaut cik lielākas. Neskatoties uz to, Douks, Kolorado Universitātes ekologs, ir apzinīgi identificējis, atzīmējis kartē un izmērījis katru augu, izmantodams zobu bakstāmos, lai atzīmētu pašus mazākos.

Katru vasaru viņš atgriežas, un, pēc visiem šiem gadiem šobrīd viņam ir informācija par 2500 Arktikas augiem un vēl par vairākiem tūkstošiem augu no citām pasaules vietām - sākot no Klinšainajiem Kalniem līdz Pirenejiem. (Plaukšķene ir plaši izplatīta un aug uz pasaules pacēlumu vāliem.) Apkopojot savākto informāciju, Douks un viņa līdzstrādnieks, Djūka Universitātes ekologs Viljams Morriss, nonāca pie pārsteidzoša atklājuma: plaukšķene dzīvo gadsimtiem ilgi. Šie pētījumi ir palīdzējuši attīstīt jaunu nozari: zinātni par to, kā noveco daba.

Sākotnēji Douks vēlējās izprast, kā organismi reaģē uz bargiem vides apstākļiem, tādiem, kā Aļaskas ziemas ledainās temperatūras. “Kā sugas spēj izdzīvot,” viņš vēlējās uzzināt, “vietā, kur ir grūti iedzīvoties un grūti dzīvot?” Tādēļ Douks un Morriss ievāca pamata demogrāfiskos datus, pierakstot, piemēram, to, cik ātri augi aug un cik ilgi tie dzīvo. “Mēs daram tieši to pašu, ko ASV Statistikas birojs,” saka Douks. “Mēs jautājam, ‘Vai Tu esi dzīvs? Cik Tu esi liels? Cik Tev ir bērnu?’ ”

Gadiem izsekojot augus, Douka pētījumi atklāj, ka plaukšķene izmanto bioloģisko stratēģiju ko sauc par negatīvo novecošanos. (...) Kopumā novecošanās norāda uz to, cik ilgi ir nodzīvots. Mēs neatdalām nodzīvoto laiku no novecošanās procesa. Mēs to paši varam novērot sevī: sirmi mati, bojātas locītavas, apsīkstoša enerģija. Taču, negatīvās novecošanās procesā, organismam paliekot vecākam, nāves iespējamība samazinās.

Gadiem ilgi biologi bija pārliecināti, ka šāda stratēģija nav iespējama. Viņi uzskatīja, ka tas, kas ir pietiekami ilgi dzīvojis, nenovēršami virzās pretim nāvei. Ilgtermiņā ievākto datu un jaunu skaitļošanas rīku kombinācija iezīmē pavisam citādu ainu: ir tādi augi un dzīvnieki, kuri ir veselīgi un arī vairojas, daudz ilgāku laiku, nekā kāds to varētu paredzēt. Iespējams, nāve joprojām ir viņu beigu liktenis, taču tas nav novecošanas procesa beigu punkts. Nāve atnāk ar katastrofām vai dabas untumiem, vai arī kā cilvēka izraisītu vides izmaiņu rezultāts.

Douks un citi zinātnieki, pētīdami kā noveco dažādas sugas, ir atklājuši, ka ir gadījumi, kad tās nenoveco. Iespējams, dažreiz evolūcija atbalsta organismus, kuri iet citu ceļu. “Skaidrs, ka dabiskajai atlasei ir savi veidi, kā būtiski mainīt to, kā notiek novecošanās process,” Douks saka. “Šķiet, ka uzveikt novecošanos nav tik sarežģīti.”

 

Dzīvības un nāves jautājumi

Vēl tikai pirms dažiem gadiem Douka secinājums varētu šķist ķecerīgs.

Kādēļ dzīvo būtņu vecums ir viens no bioloģijas viskaitinošākajiem jautājumiem. Pēdējos gadu desmitos biologi ir turējušies pie trim teorijām, kuras visas uzskata, ka novecošanās ir neizbēgama. Viena no teorijām uzskata, ka organismi noveco ģenētisko mutāciju dēļ, kuras nav tikušas iznīcinātas dabiskās atlases ceļā - piemēram, kāda slimība, kura sākas reproduktīvā perioda sākumā. Cita teorija apgalvo, ka novecošana notiek dažu iezīmju dēļ, kuras veicina reprodukciju, taču, iespējams, arī noved nāvē. Un, saskaņā ar trešo teoriju, organismiem novecojot, to stāvoklis pasliktinās un tie sāk tērēt vairāk enerģijas, lai labotu šūnu bojājumus - tādējādi kaitējot citām nozīmīgām fiziskām funkcijām.

Jau gadiem ilgi zinātnieki ir strīdējušies par to, kura teorija ir vispareizākā, bet daži apšauba, vai kāda no trim vispār izskaidro novecošanās evolūciju.

Ietekmējoties no dabas, kura, dīvainā kārtā, iepriekš ir tikusi izslēgta no redzesloka, ir radies jauns zinātnes atzars - zinātne par novecošanos. Un tās pirmie atklājumi liecina, ka iepriekšminētās teorijas ir tikai daļa no stāsta. Līdz brīdim, kad nesen, pirms desmit gadiem, lielākoties laboratorijā strādājošie zinātnieki, kuri pētīja novecošanos, uzskatīja, ka novecošanās dabā nav ieraugāma. Viņi uzskatīja, ka savvaļā to nav iespējams ieraudzīt dabas nežēlīgās realitātes dēļ, kura nevienam neļauj dzīvot tik ilgi, līdz tas sāk novecot. Bet gadiem ilgi Doraka un citu zinātnieku pētījumi, studējot augus, putnus, zīdītājus un sēnes dabā, parāda, ka šiem pieņēmumiem ir nepilnības.

“Literatūrā ir dogma, kas ir vairāk orientēta uz šūnu bioloģisko novecošanos - savvaļas dzīvnieki nenoveco,” stāsta Daniels Nusejs, Edinburgas Universitātes evolūcijas ekologs, kurš pēta Soay aitu novecošanos uz attālas Skotijas salas. “Tas ir pilnīgi nepareizi. Process ir redzams un tas ir veidojies evolūcijas gaitā.”

Patiesībā dabas novecošanās pazīmes ir mums visapkārt. Nuseja savvaļas aitas gadu pirms nāves nomet vairākas mārciņas svara; Alpu kalnu kazas, kuras vecākas par 8 - 9 gadiem, nespēj izturēt bargos laika apstākļus; daži augi zaudē spēju izdzīvot sausumā. Gados vecāki albatrosi meklē ēdienu citur, nekā darīja to savā jaunībā. Kādēļ organismi noveco dažādi - salīdzinošā novecošanās bioloģija - ir jauns valdzinājums zinātniekiem. “Mēs cenšamies saprast, kas ir tas, kas virza izmaiņas šajā procesā,” saka Nusejs.

Pieminētās izmaiņas, kā izrādās, iekļauj sugas, kuras neseko pieņemtajiem noteikumiem. 2004. gadā zinātnieku grupa izskatīja jaunas ekoloģijas pētījumu liecības un paziņoja, ka novecošanās nav nenovēršama. Strīdīgajā dokumentā, kas tika publicēts žurnālā "Theoretical Popularion Biology," viņi raksta “dažām un, iespējams, daudzām sugām, ir novērojama negatīvā novecošanās” — situācija, kad līdz ar gadiem nāves iespējamība samazinās.

  

Dzīvo lēni, mirsti vecs

Kopš tā laika negatīvās novecošanās liecībām ir tendence pieaugt.

Plaukšķenes gadījumā augs ir attīstījis lēnas un apzinātas augšanas stratēģiju. Douks uzskata, ka augs patērē lielāko daļu no savas agrīnās enerģijas, audzējot ārkārtīgi garu galveno sakni, kas vēlāk palīdz nodrošināt ūdens un barības vielu piegādi, taču tai pat laikā tas palēnina auga virszemes izaugsmi. Plaukšķenes mājās, tundrā, “ir ļoti grūti iedzīvoties,” saka Douks. Bet, ja tas ir izdevies, tad ir augstas izredzes izdzīvot un arī reproducēties. Nav daudz tāda, kas varētu nogalināt plaukšķeni. Augs ir tik zems, aug tik tuvu pie zemes un tā lapas ir tik niecīgas (mazāk par pus collu garas), ka ziemeļbriežiem un kalnu kazām ir ļoti grūti to apēst.

Douks tajā saskata jēgu - šajā gadījumā dabiskā atlase darbojas pret novecošanos. “Ikdienas katastrofas jūs nenogalinās, un tas laiks, kas ieguldīts sevī, ir tā vērts; tas ir svarīgāk nekā steigšus vairoties," viņš saka. Pretēji “dzīvo ātri, mirsti jauns,” plaukšķenes stratēģija ir vairāk “dzīvo lēni, mirsti vecs.” Ļoti, ļoti vecs.

Dažiem organismiem ļoti vecs var nozīmēt tūkstoš gadu. Augstu Baltajos kalnos, netālu no Kalifornijas un Nevadas robežas, dzīvo daži no vecākajiem kokiem pasaulē. Viņu stumbri ir biezi un grubuļaini, viņu vecākās adatas, dzimušas tad, kad Dž. F. Kenedijs bija prezidents, joprojām atrodas turpat, šīs bristlekones priedes ir gandrīz 5000 gadus vecas. Dzīvot 5000 gadus ir diezgan liels izaicinājums, taču vēl pārsteidzošāk ir tas, ka šie koki neuzrāda nekādas novecošanās pazīmes. Tie daudz vairāk spēj pārvarēt vides stresu nekā viņu jaunākie biedri, un turpina vairoties vienmērīgā ātrumā. Šo koku pārdomātā izaugsme ļauj viņiem veidot īpaši izturīgu koksni, kas pretojas puvei, sausumam un zibenim. Citiem vārdiem sakot, šajā gadījumā dabiskā izlase, šķiet, dod priekšroku pilnīgi izvairīties no novecošanās.

Taču augi nav vienīgie organismi, kuri noliedz novecošanās procesu. Arī bruņurupuču un ķirzaku pētījumos ir atklāta negatīvā novecošanās. Kādā ilgtermiņa slēdzējbruņurupuču pētījumā Misūri atklājās, ka dzīvnieki turpina vairoties arī 70 gadu vecumā.

Zīdītāju pasaulē plikā kurmja žurka ir grauzējs ar lielāko dzīves ilgumu. Nebrīvē tā var nodzīvot gandrīz līdz 30 gadu vecumam. Zinātnieki ir atklājuši, ka vairoties spējīgu mātīšu “auglība nesamazinās pat dzīves trešajā desmitā”, balstoties uz kādu 2008. gada pētījumu, publicētu "Journal of Comparative Physiology B." Tas ir saprotams, uzskata Douks: “Žurkas dzīvo zem zemes, nabadzīgā vidē. Tā kā žurkas dzīvo sadarbojoties, tas nozīmē, ka lielākas reproducēšanās iespējas ir tām žurkām, kuras jau kādu laiku ir nodzīvojušas un pakāpušās pa sociālās hierarhijas kāpnēm.” Dabiskā atlase šajā scenārijā atbalsta tos indivīdus, kuri dzīvo ilgāk.

 

Jauni draudi

Pēdējā laikā Douka plaukšķenes pētījumi ir izrādījušies daudz vairāk, nekā tikai negatīvās novecošanās pierādījums. Tāpat viņš ir konstatējis, ka globālā sasilšana spēj būtiski ietekmēt nāves iespējamību. Plaukšķenes augu cieša uzraudzība gadu gaitā ir atklājusi, ka tas, kas, visticamāk, šobrīd nogalina augus, ir klimats. “Ziemā, kad aukstuma periodi mijas ar siltākiem, augi zaudē sniega segu, kas tos apklāj,” Douks paskaidro. Līdz ar to augiem rodas apsaldējumi, un gala rezultātā augu lapas dehidrējas un tie mirst. “Savu pētījumu gaitā mēs šādus gadījumus sastopam arvien biežāk un biežāk," viņš saka.

Kamēr globālā sasilšana rada šķēršļus augiem, Douks pats saskaras ar daudz eksistenciālāku izaicinājumu. “Ir ļoti grūti,” viņš atzīst, “parādīt to, ka novecošanās vispār nenotiek." Lai patiešām pārliecinoši pierādītu, ka kaut kas nenoveco, būtu nepieciešama arī cilvēka nemirstība. Un diemžēl negatīvā novecošanās attiecībā uz cilvēkiem joprojām ir neskaidra.

[Šis raksts oriģinālā ir publicēts drukātā izdevumā "Forever Young."]

http://discovermagazine.com/2014/sept/13-forever-young

No angļu valodas tulkoja Kristīna Zacesta 

Korektore: Liene Nelse

https://www.youtube.com/watch?v=Un2yBgIAxYs
Ekoloģija

How trees talk to each other

"A forest is much more than what you see," says ecologist Suzanne Simard. Her 30 years of research in Canadian forests have led to an astounding discovery — trees talk, often and over vast distances. Learn more about the harmonious yet complicated social lives of trees and prepare to see the natural world with new eyes.

544
19. jūnijā, 2017
Library_page_forever-young
Ekoloģija

Dabas pretnovecošanās noslēpums

Ekologi atrod dzīvniekus un augus, kuri noliedz novecošanos Pirms divpadsmit gadiem Daniels Douks uzsāka rāpot pa Aļaskas tundru, līdzi ...

3682
13. decembrī, 2014