پیری امکان پذیر همچون فرایند برهم خوردن تنظیمات به‌نظر برسد: با گذشت زمان، سلول‌ها و بدن ما صدمه‌هایی را متحمل خواهد شد که جهت اختلال در کارکرد، نارسایی و درنهایت مرگ می‌بشود. اگرچه کشفی در سال ۱۹۹۳ این تفسیر از رویدادها را تحول داد.

به‌نوشته‌ی کوانتا مگزین، پژوهشگران جهشی ژنتیکی را اشکار کردند که طول عمر کرم را دو برابر می‌کرد. پژوهش‌های بعدی نشان داد ژن‌های مرتبط که همه انها در جواب به انسولین نقش داشتند، تنظیم‌کننده‌های اساسی پیری در حیوانات گوناگون از کرم‌ها و مگس گرفته تا انسان‌ها می باشند. این کشف نشان داد پیری فرایندی اتفاقی نیست و ژن‌های خاصی آن را تنظیم می‌کنند و در را رو به پژوهش‌های زیاد تر درزمینه‌ی نحوه پیشرفت پیری در سطح مولکولی باز کرد.

اخیرا مجموعه‌ای از مقاله‌ها مسیر بیوشیمیایی جدیدی را مستند کرده‌اند که پیری را تنظیم می‌کند. این مسیر مبتنی‌بر سیگنال‌های ارسال‌شده بین میتوکندری‌ها، یعنی اندامک‌هایی است که به‌گفتن نیروگاه سلول شناخته خواهد شد.

پژوهشگران با انجام مطالعه روی کرم‌ها، فهمید شدند صدمه به میتوکندری‌ها در سلول‌های مغز جهت جواب ترمیمی می‌شد و عکس العمل‌های شبیهی را در میتوکندری‌های سراسر بدن کرم به جستوجو داشت. تاثییر این فعالیت ترمیمی، افزایش طول عمر کرم می بود. علاوه‌براین، در این سیستم ارتباطی ضدپیری، سلول‌های زایا (سلول‌هایی که تخمک و اسپرم را تشکیل می‌کنند) نقشی اساسی داشتند. برخی از یافته‌ها در مجله‌ی Science Advances گزارش شد و برخی نیز اخیرا روی سرور مقالات پیش‌چاپ biorxiv.org ارسال شده‌ است.

میتوکندری‌های بافت‌های گوناگون با هم ربط برقرار می‌کنند

پژوهش تازه مبتنی‌بر مجموعه‌ای از پژوهش‌های تازه است که مشخص می کند میتوکندری‌ها اندامک‌های اجتماعی می باشند که حتی هنگامی در بافت‌های متغیری قرار دارند، با هم ربط برقرار می‌کنند. دراصل، میتوکندری‌ها به‌گفتن واکی تاکی (وسیله‌ی قابل حملی که امواج رادیویی را به طور دو طرفه مخابره می‌کند) سلولی عمل می‌کنند و مطلب‌هایی را در سراسر بدن ارسال می‌کنند که بر بقا و طول عمر حاضر تاثییر می‌گذارد.

اندرو دیلین، زیست‌شناس سلولی، نزدیک به یک دهه پیش اولین سرنخ‌های این مسیر تازه را که طول عمر را تنظیم می‌کند، کشف کرد. او در جستجوی ژن‌های افزاینده طول عمر در کرم الگانس (Caenorhabditis elegans) می بود که فهمید شد صدمه ژنتیکی میتوکندری‌ها جهت افزایش ۵۰ درصدی طول عمر کرم‌ها می‌بشود. این نتیجه غیرمنتظره می بود.

دیلین این چنین فکر کرده می بود که میتوکندری‌های معیوب به جای افزایش طول عمر، مرگ را تسریع می‌کنند، چرا که برای کارکرد سلول حیاتی می باشند. بااین‌حال، تشکیل اختلال در کارکرد میتوکندری‌ها جهت شد کرم‌ها زیاد تر عمر کنند. دلنشین‌تر این که، به‌نظر می‌رسید میتوکندری‌های صدمه‌دیده در سیستم عصبی کرم‌ها مسئول این تاثییر می باشند. دیلین که اکنون استاد دانشگاه کالیفرنیا برکلی است، می‌گوید: «این مشاهدات مشخص می کند برخی از میتوکندری‌ها مهم‌تر از دیگر میتوکندری‌ها می باشند.»

اکنون، دیلین و تیمش با کشف جزئیات تازه دراین‌باره که چطور میتوکندری‌های مغز با سلول‌ها در سراسر بدن کرم ربط برقرار می‌کنند تا طول عمر او افزایش اشکار کند، یافته‌های قبل خود را گسترش داده‌اند.

در طول دهه قبل، اندرو دیلین، جزئیات بیوشیمیایی مسیر جدیدی را کشف کرده است که پیری را تنظیم می‌کند.

فرایند میتوکندری برای تشکیل انرژی به ماشین‌آلات مولکولی زیاد پیچیده با ده‌ها جزء پروتئین گوناگون نیاز دارد. هنگامی مشکلی پیش می‌آید، برای مثال وقتی که برخی از اجزا وجود ندارند یا تاخوردگی مناسبی ندارند، میتوکندری‌ها جواب استرسی به نام «جواب پروتئین‌های تانخورده» را فعال می‌کنند که آنزیم‌های ترمیم‌کننده را برای پشتیبانی به بازیایی کارکرد میتوکندری تحویل می‌دهد. به‌این‌ترتیب، جواب پروتئین‌های تانخورده سلول را سالم نگه می‌دارد.

صدمه ژنتیکی میتوکندری‌ها جهت افزایش طول عمر کرم‌ها می‌بشود

دیلین انتظار داشت جواب ترمیمی فقط درون نورون‌های دارای میتوکندری صدمه‌دیده وجود داشته باشد. اگرچه، او مشاهده کرد که سلول‌ها در بافت‌های دیگر بدن کرم نیز با این که میتوکندری‌هایشان سالم می بود، جواب ترمیمی را فعال کردند. این فعالیت ترمیمی است که به کرم‌ها پشتیبانی می‌کند عمر طویل‌تری داشته باشند. به‌نظر می‌رسید جواب پروتئین‌های تانخورده سلول‌ها را در حالت طبیعی نگه داری می‌کند و به‌گفتن فرایندی ضدپیری عمل می‌کند. چیزی که اشکار نبوده است این می بود که چطور جواب پروتئین‌های تانخورده به بقیه ارگانیسم منتقل می‌بشود.

تیم دیلین فهمید شد میتوکندری‌ها در نورون‌های تحت استرس از وزیکول‌ها (کیسه‌های حباب‌مانندی که مواد را درون و بین سلول‌ها منتقل می‌کنند)، برای انتقال سیگنالی به نام Wnt از سلول‌های عصبی به دیگر سلول‌های بدن منفعت گیری می کردند.

زیست‌شناسان قبلاً می‌دانستند مسیر سیگنال‌دهی Wnt در تنظیم الگوی بدن در مرحله های اولیه رشد رویانی نقش دارد و طی آن این چنین فرایندهای ترمیمی همانند جواب پروتئین‌های تانخورده را اغاز می‌کند. بااین‌حال، هنگامی مسیر سیگنال‌دهی Wnt در بزرگسالان فعال می‌بشود، چطور از فعال‌سازی برنامه رویانی جلوگیری می‌کند؟

جواب پروتئین‌های تانخورده به‌گفتن فرایندی ضدپیری عمل می‌کند

دیلین فکر می‌کرد باید سیگنال فرد دیگر وجود داشته باشد که با Wnt در تعامل باشد. بعد از بازدید‌های زیاد تر، پژوهشگران دریافتند ژنی که در میتوکندری سلول‌های رده زایا (و نه در هیچ میتوکندری فرد دیگر) گفتن می‌بشود، می‌تواند فرایند رشدی Wnt را مختل کند. این نتیجه نشان می‌داد سلول‌های زده زایا نقشی حیاتی در انتقال سیگنال Wnt بین سیستم عصبی و بافت‌های سراسر بدن دارند. دیلین او گفت: «سلول‌های رده زایا برای این کار کاملا الزامی می باشند. اگرچه اشکار نیست که آیا میتوکندری‌های سلول‌های رده زایا به‌گفتن تحکیم‌کننده سیگنال عمل می‌کنند، سیگنال را از میتوکندری‌های مغز می‌گیرند و به بافت‌های دیگر منتقل می‌کنند یا آیا بافت‌های دریافت‌کننده، سیگنال هر دو منبع را می‌گیرند.»

دیلین او گفت، شدت سیگنال رده زایا طول عمر حاضر را تنظیم می‌کند. با بالا رفتن سن کرم، کیفیت تخمک یا اسپرم او افت می‌یابد. این افت در تحول توانایی سلول‌های زایا در انتقال سیگنال‌ها از میتوکندری‌های مغز نیز خود را مشخص می کند. همان گونه که کرم پیرتر می‌بشود، سلول‌های رده زایا در انتقال سیگنال ترمیم ضعیف‌تر عمل می‌کند و به این علت بدن نیز تحلیل می‌رود.

دانشمندان تا این مدت نمی‌دانند آیا یافته‌های توصیف‌شده درمورد انسان‌ها و نحوه پیری ما نیز صدق می‌کند یا خیر. اگرچه به‌حرف های‌ی دیلین، این فرضیه از دیدگاه تکاملی منطقی است. تا وقتی که سلول‌های زایا سالم می باشند، سیگنال‌های پشتیبان بقا را ارسال می‌کنند تا مطمعن حاصل بشود میزبان برای تولیدمثل زنده می‌ماند. اما با افت کیفیت سلول‌های زایا، علت تکاملی برای افزایش زیاد تر طول عمر وجود ندارد. از دیدگاه تکاملی، مقصد زندگی تکثیر خود است.

این حقیقت که میتوکندری‌ها می‌توانند با هم ربط برقرار کنند، تاحدی دلواپس‌کننده به‌نظر می‌رسد، اما توضیحی برای آن وجود دارد.

زمان‌ها پیش میتوکندری‌ها باکتری‌هایی با زندگی آزاد بودند که به نوع فرد دیگر از سلول‌های اولیه پیوستند تا با همکاری هم در سلول‌های پیچیده امروزی عمل کنند. به این علت، توانایی آن‌ها برای برقراری ربط به گمان زیاد یادگاری از جد باکتریایی میتوکندری است که زندگی آزادانه‌ای داشت. دیلین او گفت: «این اندامک کوچکی که میلیاردها سال درون سلول‌ها جا خوش کرده است، تا این مدت منشا باکتریایی خود را نگه داری کرده است.»

اگر پژوهش‌های دیلین روی کرم‌ها در موجودات پیچیده‌تری همانند انسان نیز تکرار بشود، احتمالا بتوان او گفت میتوکندری‌های شما هم‌اکنون درمورد سن شما با هم درحال سخن بگویید کردن می باشند.