La senescencia clonal (inglés: clonal senesescence) es un tipo de senescencia celular , una propiedad de varias células que se dividen mitóticamente, como las células somáticas o algunos protozoos [1] , que se manifiesta al ralentizar y finalmente detener las divisiones celulares. El envejecimiento clonal se puede superar: para los protozoos, la reproducción sexual, después de lo cual el cuerpo restablece el ritmo de división, y para las células somáticas, la transformación cancerosa o las influencias externas . También se ha demostrado la presencia de envejecimiento celular para bacterias, por ejemplo E.coli [2] , C.crescentus [3] .
La limitación del número de divisiones celulares es una propiedad de los seres vivos, gracias a la cual pueden existir organismos multicelulares (necesitan prohibir la división espontánea de la masa celular, así como combatir el cáncer) y unicelulares (utilizados como una forma de reducir el número de mutaciones en una población). El primer mecanismo probado para detener la división celular fue el acortamiento de las regiones teloméricas de los cromosomas, el límite de Hayflick [4] , sin embargo, este mecanismo está lejos de ser el único y, como muchos procesos celulares importantes, el envejecimiento clonal se controla de varias maneras.
Muchos organismos unicelulares en su ciclo de vida alternan la reproducción sexual y asexual, mientras que, por regla general, en condiciones favorables, se prefiere la asexual (y así todo está bien, no hay necesidad de cambiar), y la sexual se asocia con el riesgo y la transferencia. de condiciones desfavorables.
Al mismo tiempo, todos los organismos son susceptibles a la mutagénesis , que debe ser contenida. El complejo proceso de conjugación de ciliados, que se asocia a un gran riesgo para estos organismos y no conduce a un aumento en su número, asegura la renovación de la información genética. Sin ella, los ciliados se dividen por mitosis unas 200 veces [1] , después de lo cual dejan de dividirse y luego mueren.
Trazando una analogía con el mecanismo conocido de limitar las divisiones celulares humanas (50 divisiones [4] ), se sugirió que la meiosis desencadena el alargamiento de los telómeros , lo que no ocurrió en otras etapas del ciclo celular. Sin embargo, resultó que en los ciliados no se observa acortamiento de las regiones teloméricas entre las meiosis, mientras que la cantidad total de ADN disminuye.
Hasta la fecha, se supone que con la ayuda de la reproducción sexual se sacrifican individuos que han acumulado un número crítico de mutaciones, cuya reproducción luego será dañina para la población , y también es posible realizar una reparación homóloga , lo que aumenta la similitud general del genotipo de la población . Al mismo tiempo, aumenta la diversidad de genotipos de organismos individuales, lo que permite que la población se adapte a diversas condiciones externas. Sin embargo, no está claro si una acumulación de daño en el ADN es suficiente para obligar a los ciliados a dejar de dividirse, o si se trata de un programa genético extremadamente desfavorable para un ciliado individual, pero que salva a la población en su conjunto.
Mecanismos similares de envejecimiento se observan en bacterias [2] , levaduras [5] , lo que contradice la versión original de la ley de selección natural de Charles Darwin , que, sin embargo, permitía la existencia de relaciones complejas, como el altruismo, en la población. Es mucho más lógico considerar los fenómenos observados desde la posición de Richard Dawkins , descritos en su libro “El gen egoísta ”.
Uno de los objetos modelo favoritos de los científicos es la levadura de panadería lat. Saccharomyces cerevisiae . Son extremadamente convenientes debido a su alta tasa de división, la relativa facilidad de obtener mutantes en comparación con, por ejemplo, ratones y muchas otras ventajas, pero el estudio del envejecimiento en levaduras y otros organismos unicelulares no puede simular el envejecimiento, por ejemplo, Inhumanos.
Hay dos formas de estudiar el envejecimiento de la levadura: el envejecimiento replicativo y el temporal.
El envejecimiento replicativo de la levadura es una desaceleración natural y la subsiguiente detención de las divisiones de las células de levadura como resultado de la mitosis, contando desde el momento en que una célula joven brota de una célula de levadura más grande.
Esta definición muestra que el estudio de la senescencia replicativa solo es posible debido a la asimetría de la mitosis en la levadura en ciernes. En este caso, se toma un riñón joven por un organismo nuevo y una célula grande por uno viejo. En el futuro, la célula vieja deja de dividirse y muere, mientras que la joven crece y brota unas 50 veces.
Estrictamente hablando, el envejecimiento, como proceso universal, no se correlaciona directamente con la senescencia de la replicación de la levadura, lo que más bien ilustra la pérdida del potencial reproductivo.
Usando microscopía y permaneciendo en la superficie de la levadura en el sitio de las cicatrices de la yema, se demostró que la yema no ocurre donde ya ha ocurrido [6] [7] , sin embargo, el cálculo muestra que el área superficial no limita el número de divisiones celulares.
Se sabe que el ADN ribosómico circular extracromosómico, las proteínas dañadas y los agregados de proteínas incapaces de proteólisis se acumulan en una célula vieja [5] . Aparentemente, estos factores afectan negativamente a la célula vieja, su acumulación en una célula y su posterior muerte evita la propagación de ADN roto y otros desechos en la población.
El envejecimiento temporal o cronológico de la levadura se basa en el estudio de la supervivencia de las células en cultivo estacionario de levadura a lo largo del tiempo. No depende de las divisiones celulares, sino que se caracteriza únicamente por el tiempo y el porcentaje de células supervivientes en un momento dado.
El estudio del mecanismo de envejecimiento cronológico de la levadura llevó a la conclusión inesperada de que la muerte celular en cultivo estacionario ocurre como resultado del envenenamiento por sus propios metabolitos, en particular el ácido acético [8] . Sin embargo, esto no impide que muchos científicos estudien el envejecimiento cronológico de la levadura [9] .
La idea del envejecimiento procariótico se desarrolló solo en el pasado reciente debido a una serie de dificultades para estudiar este tema. De hecho, si un organismo se reproduce por fisión binaria, es difícil determinar su edad y relación padre-hijo desde el punto de vista de la filosofía de la ciencia. Nuevos métodos y objetos de investigación vinieron al rescate, definiendo sin ambigüedades estos conceptos.
En primer lugar, en la naturaleza hay procariotas que se dividen asimétricamente (usando el ejemplo de la levadura discutido anteriormente, la pregunta es dónde surge el padre y dónde no surge el descendiente), y esto nos permite analizar el destino de tales organismos desde su aparición hasta la muerte. . Se muestra elegantemente que C. crescentus, una bacteria oligotrófica gramnegativa que vive en lagos y arroyos de agua dulce y lleva un estilo de vida muy unido, edades y evolución dirigida en condiciones de selección temprana de descendencia conduce a la acumulación de mutaciones que son dañinas. a una edad más madura. [3]
Hay una especie de envejecimiento en las bacterias que se dividen simétricamente, como la E. coli. Dado que su división celular siempre es transversal, observando su reproducción a lo largo del tiempo durante varias generaciones y anotando el tiempo entre divisiones, obtendremos datos sobre el envejecimiento replicativo de las bacterias. Tal experimento [2] se preparó incluso antes que el descrito anteriormente [3] y resultó que los clones de E. coli son fisiológicamente diferentes. Las bacterias que portaban polos celulares más antiguos (el etiquetado de polos en video de alta resolución era la única forma de separar las células según el momento en que ocurrían) se dividieron más lentamente que sus clones más nuevos, lo que sugiere el envejecimiento de las bacterias también .