Όταν τα ζώα φτάνουν στη μέση ηλικία, οι καθημερινές τους συνήθειες μπορούν να αποκαλύψουν πόσο πιθανό είναι να ζήσουν περισσότερο ή λιγότερο.
Σε αυτό το συμπέρασμα κατέληξε μια νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Science. Οι ερευνητές παρακολούθησαν συνεχώς δεκάδες ψάρια με μικρή διάρκεια ζωής σε όλη τη ζωή τους, θέλοντας να κατανοήσουν καλύτερα πώς συνδέεται η συμπεριφορά με τη γήρανση.
Αν και τα ψάρια είχαν παρόμοιο γενετικό υπόβαθρο και ζούσαν στις ίδιες ελεγχόμενες συνθήκες, γερνούσαν με εντελώς διαφορετικό τρόπο. Ήδη από τα πρώτα στάδια της ενήλικης ζωής, οι διαφορές αυτές φαίνονταν στον τρόπο που κολυμπούσαν και ξεκουράζονταν. Τα μοτίβα αυτά ήταν τόσο χαρακτηριστικά, ώστε μπορούσαν να δείξουν αν ένα ψάρι θα είχε τελικά μικρότερη ή μεγαλύτερη διάρκεια ζωής.
Αν και η μελέτη έγινε σε ψάρια, τα ευρήματα δείχνουν ότι η καταγραφή λεπτών καθημερινών συμπεριφορών, όπως η κίνηση και ο ύπνος, που πλέον γίνεται εύκολα μέσω φορητών συσκευών, θα μπορούσε να δώσει σημαντικές πληροφορίες για το πώς εξελίσσεται η γήρανση και στους ανθρώπους.
Παρακολούθηση της γήρανσης σε πραγματικό χρόνο
Οι περισσότερες μελέτες για τη γήρανση συγκρίνουν νεαρά ζώα με μεγαλύτερης ηλικίας. Αν και χρήσιμη, αυτή η προσέγγιση δεν δείχνει πάντα πώς εξελίσσεται η γήρανση μέσα στο ίδιο άτομο με την πάροδο του χρόνου, ούτε πώς προκύπτουν οι διαφορές μεταξύ διαφορετικών ατόμων.
Οι ερευνητές θέλησαν να παρακολουθήσουν τη γήρανση συνεχώς, σε όλη τη διάρκεια της ζωής. Ακόμη και ζώα που μεγαλώνουν σε σχεδόν ίδιες συνθήκες μπορεί να γερνούν διαφορετικά και να ζουν για πολύ διαφορετικό χρονικό διάστημα. Στόχος τους ήταν να δουν αν η φυσική συμπεριφορά μπορεί να δείξει πότε ξεκινούν αυτές οι διαφορές.
Για τον σκοπό αυτό, χρησιμοποίησαν το αφρικανικό killifish, ένα είδος που ζει μόλις 4 έως 8 μήνες. Παρότι έχει τόσο μικρή διάρκεια ζωής, παρουσιάζει σημαντικές βιολογικές ομοιότητες με τον άνθρωπο, όπως έναν πολύπλοκο εγκέφαλο, γεγονός που το καθιστά ιδιαίτερα χρήσιμο για τη μελέτη της γήρανσης.
Οι ερευνητές δημιούργησαν ένα αυτοματοποιημένο σύστημα, όπου κάθε ψάρι ζούσε σε ξεχωριστή δεξαμενή υπό συνεχή καταγραφή από κάμερες και το σύστημα κατέγραφε κάθε στιγμή της ζωής τους. Συνολικά, παρακολούθησαν 81 ψάρια και συγκέντρωσαν δισεκατομμύρια καρέ βίντεο.
Αναλύοντας αυτά τα δεδομένα, εξέτασαν τη στάση του σώματος, την ταχύτητα, την ξεκούραση και την κίνηση. Εντόπισαν 100 διαφορετικές «συμπεριφορικές συλλαβές», δηλαδή μικρές, επαναλαμβανόμενες κινήσεις που αποτελούν τα βασικά στοιχεία της συμπεριφοράς των ψαριών.
«Η συμπεριφορά είναι ένας εξαιρετικά ολοκληρωμένος δείκτης, γιατί αντικατοπτρίζει όσα συμβαίνουν σε εγκέφαλο και σώμα. Οι μοριακοί δείκτες είναι απαραίτητοι, αλλά δείχνουν μόνο ένα μέρος της εικόνας. Μέσα από τη συμπεριφορά βλέπουμε ολόκληρο τον οργανισμό, συνεχώς και χωρίς παρεμβάσεις», εξήγησε η Ann Brunet, καθηγήτρια γενετικής στο Stanford Medicine.
Με αυτά τα δεδομένα, οι ερευνητές έθεσαν νέα ερωτήματα: Πότε αρχίζουν τα άτομα να γερνούν διαφορετικά; Ποια πρώιμα χαρακτηριστικά καθορίζουν αυτή την πορεία; Και μπορεί η συμπεριφορά από μόνη της να προβλέψει τη διάρκεια ζωής;
Πρώιμα σημάδια που σχετίζονται με τη μακροζωία
Ένα από τα πιο εντυπωσιακά ευρήματα ήταν πόσο νωρίς αρχίζουν να διαφοροποιούνται οι πορείες γήρανσης. Αφού κατέγραψαν ολόκληρη τη ζωή κάθε ψαριού, τα κατηγοριοποίησαν με βάση τη διάρκεια ζωής και στη συνέχεια εξέτασαν πότε εμφανίστηκαν για πρώτη φορά οι διαφορές στη συμπεριφορά. Διαπίστωσαν ότι ήδη από την πρώιμη μέση ηλικία (70 έως 100 ημέρες ζωής), τα ψάρια που θα ζούσαν περισσότερο ή λιγότερο είχαν αρχίσει να συμπεριφέρονται διαφορετικά.
Ο ύπνος φάνηκε να παίζει καθοριστικό ρόλο. Τα ψάρια που τελικά ζούσαν λιγότερο κοιμούνταν όχι μόνο τη νύχτα, αλλά όλο και περισσότερο και μέσα στην ημέρα. Αντίθετα, εκείνα που ζούσαν περισσότερο κοιμούνταν κυρίως τη νύχτα.
Ρόλο έπαιζε και το επίπεδο δραστηριότητας. Τα ψάρια που συνδέονταν με μεγαλύτερη διάρκεια ζωής κολυμπούσαν πιο έντονα, ανέπτυσσαν υψηλότερες ταχύτητες και ήταν πιο δραστήρια κατά τη διάρκεια της ημέρας. Αυτή η αυθόρμητη κίνηση έχει συνδεθεί με τη μακροζωία και σε άλλα είδη.
Το σημαντικό είναι ότι αυτές οι διαφορές δεν απλώς περιέγραφαν τι συνέβαινε, αλλά μπορούσαν να προβλέψουν το μέλλον. Με τη βοήθεια μοντέλων μηχανικής μάθησης, οι ερευνητές έδειξαν ότι λίγες μόνο ημέρες καταγραφής συμπεριφοράς σε ψάρια μέσης ηλικίας αρκούσαν για να εκτιμηθεί η διάρκεια ζωής. «Οι αλλαγές στη συμπεριφορά αρκετά νωρίς στη ζωή μάς δίνουν πληροφορίες για τη μελλοντική υγεία και τη διάρκεια ζωής», είπε η Claire Bedbrook, εκ των συγγραφέων της μελέτης.
Η γήρανση δεν είναι γραμμική διαδικασία
Η μελέτη έδειξε επίσης ότι η γήρανση δεν εξελίσσεται αργά και σταθερά. Αντίθετα, τα περισσότερα ψάρια παρουσίασαν 2 έως 6 απότομες αλλαγές στη συμπεριφορά, που διήρκεσαν λίγες ημέρες. Μετά από αυτές ακολουθούσαν μεγαλύτερες περίοδοι σταθερότητας που κρατούσαν εβδομάδες. Τα ψάρια προχωρούσαν σε αυτά τα στάδια με σειρά, χωρίς να επιστρέφουν πίσω.
«Περιμέναμε ότι η γήρανση θα ήταν μια αργή και σταδιακή διαδικασία», τόνισε η Bedbrook. «Αντί γι’ αυτό, τα ζώα παραμένουν σταθερά για μεγάλα διαστήματα και μετά αλλάζουν πολύ γρήγορα στάδιο. Το ότι αυτή η δομή εμφανίστηκε μόνο από τη συνεχή καταγραφή της συμπεριφοράς ήταν από τα πιο εντυπωσιακά ευρήματα».
Αυτό το μοτίβο συμφωνεί με ευρήματα από μελέτες σε ανθρώπους, που δείχνουν ότι οι μοριακές αλλαγές της γήρανσης συμβαίνουν σε κύματα, ιδιαίτερα στη μέση ηλικία και αργότερα. Τα αποτελέσματα από το killifish δίνουν μια συμπεριφορική διάσταση σε αυτό το φαινόμενο.
Οι ερευνητές εκτιμούν ότι η γήρανση περιλαμβάνει μεγάλες περιόδους σχετικής σταθερότητας που διακόπτονται από σύντομες, απότομες αλλαγές.
Για να κατανοήσουν τι συμβαίνει σε βιολογικό επίπεδο, εξέτασαν τη δραστηριότητα γονιδίων σε 8 όργανα σε μια φάση όπου η συμπεριφορά μπορούσε να προβλέψει τη διάρκεια ζωής. Αντί να εξετάσουν μεμονωμένα γονίδια, επικεντρώθηκαν σε ομάδες γονιδίων που λειτουργούν μαζί.
Οι μεγαλύτερες διαφορές εντοπίστηκαν στο συκώτι. Γονίδια που σχετίζονται με την παραγωγή πρωτεϊνών και τη συντήρηση των κυττάρων ήταν πιο ενεργά στα ψάρια με μικρότερη διάρκεια ζωής. Αυτό δείχνει ότι εσωτερικές αλλαγές στον οργανισμό συμβαίνουν παράλληλα με τις αλλαγές στη συμπεριφορά.
Η συμπεριφορά ως «παράθυρο» στη γήρανση
«Η συμπεριφορά αποδεικνύεται εξαιρετικά ευαίσθητος δείκτης της γήρανσης», δήλωσε ο Ravi Nath, εκ των ερευνητών. «Μπορείτε να δείτε δύο ζώα της ίδιας ηλικίας και, μόνο από τη συμπεριφορά τους, να καταλάβετε ότι γερνούν με διαφορετικό ρυθμό».
Αυτό φαίνεται έντονα και στον ύπνο. Στους ανθρώπους, η ποιότητα του ύπνου και οι κύκλοι ύπνου και εγρήγορσης συχνά χειροτερεύουν με την ηλικία, και αυτό συνδέεται με γνωστική έκπτωση και νευροεκφυλιστικές νόσους. Ο Nath σχεδιάζει να εξετάσει αν η βελτίωση του ύπνου μπορεί να συμβάλει σε πιο υγιή γήρανση και αν οι έγκαιρες παρεμβάσεις μπορούν να αλλάξουν την πορεία της.
Οι ερευνητές σκοπεύουν επίσης να διερευνήσουν αν οι πορείες γήρανσης μπορούν να τροποποιηθούν μέσω στοχευμένων παρεμβάσεων, όπως αλλαγές στη διατροφή και γενετικές παρεμβάσεις που μπορεί να επηρεάζουν τον ρυθμό γήρανσης.
Για την Bedbrook, τα ευρήματα αυτά ανοίγουν νέα ερωτήματα για το τι προκαλεί τις μεταβάσεις μεταξύ των σταδίων γήρανσης και αν αυτές μπορούν να καθυστερήσουν ή να αντιστραφούν. Παράλληλα, ενδιαφέρεται για μελέτες σε πιο φυσικά περιβάλλοντα, όπου τα ζώα μπορούν να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και να ζουν σε πιο ρεαλιστικές συνθήκες.
«Πλέον έχουμε τα εργαλεία για να παρακολουθούμε τη γήρανση συνεχώς σε ένα σπονδυλωτό», ανέφερε. «Με την εξάπλωση των φορητών συσκευών και της μακροχρόνιας καταγραφής στους ανθρώπους, έχει ιδιαίτερο ενδιαφέρον να δούμε αν ισχύουν και σε εμάς οι ίδιες αρχές, όπως τα πρώιμα σημάδια, η γήρανση σε στάδια και οι διαφορετικές πορείες».
