Altern für die Fitness

Warum altern Lebewesen? Rein technisch, könnte man denken, müssten Vielzeller doch bei ausreichender Energiezufuhr auf unbestimmte Zeit überleben können. Warum hat die Natur offenbar keine unsterblichen Vielzeller hervorgebracht?

Es wird häufig mit der Vorstellung argumentiert, dass sich durch Stoffwechselprozesse in Zellen schädliche Stoffe bzw. Abfallprodukte ansammeln würden, häufig werden in diesem Zusammenhang die vielbeschworenen reaktiven Sauerstoffspezies genannt. Die gängige Vorstellung ist, dass diese im Laufe der Zeit zu Schäden an Zellen führen, die sich letztlich bis hin zu einem Ausmaß akkumulieren würden, die die Reparaturkapazitäten von Zellen überfordern, sodass deren Gesundheits oder Qualität zwangsweise einer kontinuierlichen Degeneration unterworfen ist. Forschungsarbeiten belegen auch immer wieder, dass diese Vorstellung zumindest im Ansatz zutreffend ist. Augenscheinlich haben die Stoffwechselrate und die beteiligten Metabolite tatsächlich einen Einfluss auf die Lebensspanne von Organismen, sodass sich über diese Faktoren die Lebensspanne auch umgekehrt verkürzen und verlängern lässt, denken wir beispielsweise an den lebensverlängernden Effekt der Kalorienrestriktion.

Nach meiner Einschätzung können solche Stoffwechselschäden den Umstand, dass es Alterung als Prozess überhaupt gibt, aber nicht vollständig erklären. Wenn ich bedenke, mit welchen raffinierten Lösungen die Natur aufwartet, um alle möglichen Arten von Widrigkeiten zu überkommen, scheint es mir nicht ins Bild zu passen, dass die Evolution speziesübergreifend an der „fachgerechten Entsorgung“ von Stoffwechselprodukten gescheitert sein soll.

Nähern wir uns der Frage vom Standpunkt der Spieletheorie: Haben Organismen evolutiv ein Interesse, beliebig alt zu werden? Ja, denn je älter sie werden, desto mehr Nachkommen können sie produzieren. Ein unsterblicher Organismus kann die maximal mögliche Anzahl von Nachkommen generieren und seinem Erbgut damit zu maximaler Verbreitung verhelfen.

Vorraussetzung dafür ist allerdings das Vorhandensein unbegrenzter Ressourcen, ein Umstand, der i.d.R. nicht gegeben ist. Mit Hinblick auf begrenzte Ressourcen kann eine „Altersobergrenze“ also möglicherweise sinnvoll sein. Damit alleine kann die Frage aber wohl nicht beantwortet sein, denn in Anbetracht der dem Menschen nunmehr zur Verfügung stehenden Ressourcen und des immensen evolutiven Vorteils, den Unsterblichkeit in diesem Zusammenhang darstellt, wäre da nicht längst durch spontane Mutation ein unsterblicher Mensch hervorgegangen?

Wächst eine Population stark an, so wächst auch die Population ihrer Fressfeinde. Könnte in diesem Zusammenhang eine evolutive Optimierung der Populationsgröße ein Grund für Alterung bzw. Sterblichkeit sein? Eigentlich nicht, denn die Zunahme der Fressfeinde führt einerseits auch zur Zunahme der Fressfeinde der Fressfeinde, also insgesamt zu Wachstum im Ökosystem, wodurch das Wachstum der Fressfeinde wiederum begrenzt würde. Andererseits stellt die Fressfeind-Population einen Selektionsmechanismus dar, der in erster Linie darauf drängen würde, dass sich die Beutetiere evolutiv anpassen, um ihrem Fressfeind zu entgehen und nicht, dass sie ihr Lebensalter und somit ihre Fitness begrenzen.

Möglicherweise gibt es einen anderen Grund für das Phänomen der Alterung:

Nehmen wir an, ein Organismus würde nicht altern. Es wäre weiterhin evolutiv vorteilhaft für ihn, wenn er sich fortpflanzen und sein Erbgut verbreiten würde, sodass schnell eine Vielzahl „unsterblicher“ Organismen entstünde. Nun haben die Zellen in diesem Organismus allerdings kein unmittelbares Interesse mehr, dass der Organismus sich fortpflanzt, da sie ihr Erbgut theoretisch unbegrenzt selbst weitertragen können. Sie können nun „bequem vor sich hin“ existieren, beispielsweise oxidativen Stress mit einer Abschaltung des Stoffwechsels beantworten, um ihr eigenes Erbgut nicht oxidativem Stress auszusetzen, der es schädigen könnte. Resultat für den Gesamtorganismus wäre eine Abnahme der körperlichen und geistigen Handlungsfähigkeit und im Ergebnis eine Abnahme der Fitness.

Umgekehrt aber, wenn Zellen unweigerlich einem Selbstzerstörungsmechanismus unterworfen sind, so „tickt die Uhr“. Da es das primäre Interesse aller Zellen ist, den Fortbestand ihres Erbmaterials zu sichern und da ihr eigenes Ergbut aufgrund der drohenden Selbstzerstörung dafür nicht qualifiziert ist, bestünde das primäre Interesse aller Zellen dann darin, stattdessen den Gesamtorganismus dabei zu unterstützen, möglichst „fit“ zu sein und ihm die Fortpflanzung mit einem Erbgut zu ermöglichen, das dem der somatischen Zellen selbst zumindest sehr nahe kommt.

Aus dieser Perspektive könnte das Einführen einer programmierten Alterung bzw. Selbstzerstörung ein „Spielzug“ der Evolution sein, der egoistisches Verhalten somatischer Zellen verringert und stattdessen Verwandtschafts-Selektion (kin selection) als optimale Strategie zur Folge hat. Alterung könnte also ein Mittel sein, um Individuen zu Fitness zu verhelfen.

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