Una cellula in fase di divisione. © iStockphoto/Pete Draper In un piccolo laboratorio di Philadelphia, Penn., nel 1965, un giovane biologo curioso ha condotto un esperimento che rivoluzionerebbe il modo in cui pensiamo all'invecchiamento e alla morte. Lo scienziato che ha condotto quell'esperimento, Dottor Leonard Hayflick, avrebbe poi prestato il suo nome al fenomeno da lui scoperto, il limite di Hayflick .
Il Dr. Hayflick ha notato che le cellule cresciute in coltura si riproducono dividendo. Producono facsimili di se stessi (con un processo noto come mitosi ) un numero finito di volte prima che il processo si fermi definitivamente e la cellula muoia. Inoltre, le cellule congelate durante la loro vita e poi tornate a uno stato attivo avevano una sorta di memoria cellulare:le cellule congelate riprendevano esattamente da dove avevano lasciato. In altre parole, interrompere la durata della vita delle cellule non ha fatto nulla per allungarla.
Hayflick ha scoperto che le cellule attraversano tre fasi. Il primo è rapido, divisione cellulare sana. Nella seconda fase, la mitosi rallenta. Nella terza fase, senescenza , le cellule smettono di dividersi completamente. Rimangono in vita per un po' dopo che smettono di dividersi, ma qualche volta dopo la fine della divisione cellulare, le cellule fanno una cosa particolarmente inquietante:essenzialmente, si suicidano. Quando una cellula raggiunge la fine del suo ciclo di vita, subisce una morte cellulare programmata chiamata apoptosi .
Quando una nuova cellula nasce da una più vecchia attraverso la divisione cellulare, inizia la sua durata di vita. Questo arco sembra essere governato dal DNA, localizzato nel nucleo di una cellula. Uno studente di Hayflick in seguito scoprì che quando rimuoveva il nucleo di una vecchia cellula e lo sostituiva con il nucleo di una cellula giovane, la vecchia cella prese una nuova vita. La durata della vita della vecchia cellula ha assunto quella di una cellula giovane. Come qualsiasi altra cellula (ad eccezione delle cellule staminali), si divise più rapidamente all'inizio della sua vita, alla fine rallentando la divisione cellulare con l'invecchiamento, prima di fermarsi del tutto e subire l'apoptosi.
Le implicazioni del limite di Hayflick sono sbalorditive:gli organismi hanno una orologio molecolare che è inesorabilmente agli sgoccioli dal momento in cui nasciamo. Esploreremo ulteriormente questa idea nella pagina successiva.
Quando il dottor Leonard Hayflick eseguì i suoi esperimenti utilizzando cellule umane coltivate in coltura, è riuscito a tirare su il sipario su un antico processo che essenzialmente impedisce l'immortalità. Il processo di morte cellulare esiste all'interno del nostro codice genetico. Il nucleo di a cellula diploide (una cellula con due serie di cromosomi) è composta da informazioni sul DNA fornite da ciascuno dei genitori di un organismo. Poiché la chiave del limite di Hayflick si trova nel nucleo della cellula, siamo fondamentalmente programmati per morire. Perchè è questo?
Ci sono diversi motivi per cui una cellula dovrebbe essere programmata per morire dopo un certo punto. Nelle fasi di sviluppo, Per esempio, i feti umani hanno un tessuto che crea delle cinghie tra le nostre dita. Mentre gestiamo, questo tessuto subisce l'apoptosi che alla fine permette alle nostre dita di formarsi. Anche le mestruazioni - il processo mensile di eliminazione del rivestimento dell'utero - vengono eseguite attraverso l'apoptosi. La morte cellulare programmata combatte anche il cancro (definito come crescita cellulare incontrollata); una cellula che diventa cancerosa ha ancora una durata di vita come qualsiasi altra cellula e alla fine si estingue. I farmaci utilizzati nella chemioterapia hanno lo scopo di accelerare questo processo innescando l'apoptosi nelle cellule cancerose.
L'apoptosi è il risultato di diversi segnali provenienti sia dall'interno che dall'esterno di una cellula. Quando una cellula smette di ricevere gli ormoni e le proteine ha bisogno di funzionare o subisce un danno sufficiente per smettere di funzionare correttamente, si innesca il processo di apoptosi. Il nucleo esplode e rilascia sostanze chimiche che fungono da segnali. Queste sostanze chimiche attraggono fosfolipidi che inghiottono i frammenti cellulari, degradare i singoli cromosomi e portarli fuori dal corpo come rifiuti.
Chiaramente, l'apoptosi è un processo intensamente regolato e altamente raffinato. Come, poi, potremmo mai contrastarlo? Scopriamolo nella prossima pagina.
Il limite definitivo di HayflickQuando tutte le cellule create nel corpo umano prima della nascita (e tutte le cellule prodotte da queste cellule) vengono moltiplicate per il tempo medio necessario alle cellule per raggiungere la fine della loro vita, ottieni circa 120 anni. Questo è il limite massimo di Hayflick:il numero massimo di anni che un essere umano può vivere. La cosa strana è che il libro biblico della Genesi (6:3) afferma esplicitamente che i giorni dell'umanità "saranno di cento anni e venti" [fonte:Cramer]. Vale la pena ricordare, anche se, che questa durata della vita è poi modificata nei Salmi 90:10, che dice che possiamo vivere fino a 70 anni; 80 anni al massimo [fonte:Bible Gateway].
I telomeri sono filamenti di DNA non replicanti alle estremità delle coppie di cromosomi che consentono di effettuare la divisione cellulare. Thomas Northcut/Getty Images La scoperta del limite di Hayflick ha rappresentato un cambiamento radicale nel modo in cui la scienza ha guardato alla riproduzione cellulare. Prima della scoperta del dottore, si pensava che le cellule fossero capaci di immortalità. Sebbene il fenomeno del limite di Hayflick sia stato studiato solo in vitro, alla fine venne generalmente accettato nella comunità scientifica come un fatto. Per decenni, sembrava che il limite fosse invalicabile, e sembra ancora così. Nel 1978, però, la scoperta di un segmento di DNA non replicante in cellule chiamato telomeri gettare luce sulla possibilità dell'immortalità cellulare.
I telomeri sono stringhe ripetitive di DNA che si trovano alle estremità delle coppie di cromosomi all'interno delle cellule diploidi. Queste stringhe sono solitamente paragonate alle estremità in plastica dei lacci delle scarpe (chiamate alette) che impediscono ai lacci di sfilacciarsi. I telomeri forniscono la stessa protezione ai cromosomi, ma il telomero all'estremità di ogni coppia di cromosomi si accorcia ad ogni divisione cellulare. Infine, il telomero è esaurito, e inizia l'apoptosi.
La scoperta dei telomeri ha sostenuto il limite di Hayflick; Dopotutto, era il meccanismo fisico mediante il quale le cellule entravano nella senescenza. Poco meno di un decennio dopo, però, è stata scoperta un'altra svolta nell'invecchiamento cellulare. telomerasi è una proteina che si trova in tutte le cellule, ma nelle cellule normali, è spento -- non fa niente. Nelle cellule anormali come i tumori e le cellule germinali, però, la telomerasi è piuttosto attiva:contiene uno stampo di RNA in grado di produrre nuovi telomeri alle estremità dei cromosomi nelle cellule che invecchiano.
La telomerasi ha entusiasmato la comunità di ricerca che invecchia per due motivi. Primo, poiché è naturalmente attivo nei tumori e può essere rilevato nei campioni di urina, il test per la presenza di telomerasi può portare a test più efficaci sui pazienti oncologici. Secondo, i ricercatori hanno scoperto come estrarre la telomerasi e sintetizzarla. potenzialmente, se la telomerasi attiva viene aggiunta alle normali cellule adulte, continueranno a replicarsi a lungo oltre il limite di Hayflick. In uno studio che supporta questa nozione, i ricercatori hanno riferito che le cellule a cui avevano introdotto la telomerasi si erano replicate 20 volte in più rispetto a quanto indicherebbe la loro normale durata della vita - e si stavano ancora dividendo [fonte:Cherfas].
La scienza deve ancora dimostrare definitivamente che la telomerasi può produrre l'immortalità cellulare. Sembra che ci siano una miriade di fattori coinvolti nella morte cellulare programmata oltre alla distruzione dei telomeri. Finché gli uomini temono la morte, anche se, ci sarà sempre una ricerca per superare questi ostacoli naturali alla nostra immortalità, cellulare o altro.
