Je leest:

Heeft veroudering nut?

Heeft veroudering nut?

De evolutie van veroudering

Auteur: | 18 juni 2013

Het verschijnsel veroudering wordt door biologen geaccepteerd als een logisch, onlosmakelijk onderdeel van het leven van alle meercelligen. Toch heeft ook het fenomeen veroudering, zoals elk biologisch fenomeen, een evolutionaire verklaring nodig.

Met ander woorden: hoe is veroudering ontstaan en heeft het een functie? Als je die vraag kunt beantwoorden vind je misschien ook nieuwe aanknopingspunten om de negatieve effecten van veroudering te voorkómen of tegen te gaan.

De Duitse evolutionair bioloog Weismann bedacht ooit dat veroudering goed was voor de soort, omdat oude en versleten individuen plaats maken voor jonge, reproductief actieve exemplaren. Dat klinkt op zichzelf logisch, maar er zitten toch haken en ogen aan dit idee. Ten eerste is er sprake van een cirkelredenering. Als er al oude en versleten individuen in de populatie aanwezig zijn, dan bestaat veroudering dus al en kan het verwijderen van deze individuen door natuurlijke selectie geen verklaring zijn voor het ontstaan van veroudering.

Ten tweede vindt in het idee van Weismann natuurlijke selectie plaats op het niveau van de groep en niet van het individu. Dergelijke ‘groepsselectie’ is volgens de evolutiebiologie alleen onder zeer strikte voorwaarden mogelijk. De norm is dat natuurlijke selectie op het niveau van het individu plaatsvindt. Een denkbeeldige mutatie die oude individuen reproductief actief zou houden geeft een voordeel aan de individuen die de mutatie dragen. Die mutatie zou zich dus langzaam in de populatie verspreiden.

De huidige verklaring voor de evolutie van veroudering is wijd geaccepteerd in de wetenschappelijke wereld, van biologen tot medici. Er zijn drie gerelateerde theorieën die allemaal gebaseerd zijn op de demografie. Het is daarbij belangrijk om te bedenken dat de kans om oneindig te leven hoe dan ook nul is, zelfs als de omgevingsmortaliteit heel laag is en het organisme geen sterfte kent door veroudering.

Een stapel mutaties

In 1952 schreef Peter Medawar een nu beroemd essay waarin hij een verklaring gaf voor de evolutie van veroudering. Hij redeneerde dat mutaties die een negatief effect hebben op het overleven van het individu niet door natuurlijke selectie uit de populatie konden worden verwijderd als het effect van die mutatie pas laat in het leven zichtbaar werd. Waarom? Het individu heeft zich voor die tijd al voortgeplant en heeft deze negatieve mutatie dus al doorgegeven aan de volgende generatie. Bovendien is de kans dat het individu heel oud wordt klein door de aanwezigheid van de omgevingsmortaliteit.

Natuurlijke selectie heeft dus geen grip op dat late stuk van het leven van individuen, populaties en soorten. Daardoor kunnen zich in de loop van de generaties mutaties ophopen die geen negatief effect hebben op het vroege leven, maar wel op het late leven. De theorie van Medawar staat daarom bekend als the mutation accumulation theory. De opeenhoping van deze schadelijke mutaties die de overleving negatief beïnvloeden wordt pas zichtbaar in de vorm van veroudering, wanneer het organisme uit de natuurlijke omgeving wordt gehaald, of als de omgevingsmortaliteit op een andere manier wordt weggenomen.

De evolutiebioloog George Williams bouwde voort op het werk van Medawar. Hij onderschreef het belang van de afname van de efficiëntie van natuurlijke selectie in de loop van de leeftijd. Mutaties die een gunstig effect hebben op overleving en voortplanting vroeg in het leven, maar een negatief effect laat in het leven, zullen door natuurlijke selectie in frequentie toenemen.

In de natuurlijke situatie zullen deze late negatieve effecten voor de individuen geen gevolgen hebben omdat ze domweg niet lang genoeg leven. Maar in een beschermde omgeving waar de oorzaken van de omgevingsmortaliteit niet aanwezig zijn, zullen deze effecten wel zichtbaar zijn: als veroudering!

De mutaties die Williams voorzag hebben een effect op meer dan één eigenschap. In de biologie wordt dit pleiotropie genoemd. Bovendien hebben ze effecten in tegengestelde richting: gunstig in het vroege leven maar ongunstig in het late leven. De theorie van Williams staat daarmee bekend als the antagonistic pleiotropy theory.

De ideeën van Medawar en Williams waren nog vrij abstract. Ze waren weinig specifiek over welke processen de genetische mutaties beïnvloeden. Tom Kirkwood was degene die deze processen een naam gaf: reproductie en overleving. Hij redeneerde in zijn disposable soma theory (het ‘wegwerplichaam’) dat alleen de voortplantingscellen (germ cells) evolutionair van belang zijn. Het lichaam (soma) was slechts de drager van deze voortplantingscellen. De energie die wordt gestoken in het in een perfecte, niet verouderende staat houden van het lichaam is verspilde energie, omdat het lichaam door de altijd aanwezige gevaren van buiten toch niet oneindig zal leven.

In de praktijk blijkt dat er inderdaad een wisselwerking is tussen lang leven of reproduceren. Individuen binnen een populatie ‘kiezen’ óf voor reproductie, óf voor lang leven. Zo is voor de Engelse adel aangetoond dat degenen met de minste kinderen het langst leefden, en andersom. De levensduur is uiteindelijk een balans tussen het minimaal benodigde onderhoud van het lichaam enerzijds en reproductie anderzijds. Organismen geven ‘geen cent te veel uit’ aan onderhoud.

Deze theorieën, en de belangrijke rol van omgevingsmortaliteit daarin, verklaren dat veroudering kan ontstaan in natuurlijke populaties als een soort ‘bijwerking’ van de evolutionaire selectie op maximale voortplanting. Veroudering is dus zelf niet het product van natuurlijke selectie, maar levensduur en reproductie van een bepaalde soort wel.

Veroudering komt bij heel veel, zo niet bij alle diersoorten voor. Het is dus niet een uniek menselijk fenomeen. Alleen omdat de mens zo’n beetje de enige soort is die in staat is gebleken om sterfteoorzaken uit de omgeving zó te beheersen dat veroudering zichtbaar wordt in de natuurlijke omgeving, is veroudering wel een uniek menselijk probleem.

Dit artikel is een publicatie van Stichting Biowetenschappen en Maatschappij.
© Stichting Biowetenschappen en Maatschappij, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 18 juni 2013

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.