Das Geheimnis des Alterns

T aufliegen können ein Alter von ungefähr 70 Tagen erreichen. Von Galápagos-Riesenschildkröten hingegen ist bekannt, dass sie etwa 200 Jahre alt werden können.
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Das Geheimnis des Alterns
Von Jürgen Wendler

T aufliegen können ein Alter von ungefähr 70 Tagen erreichen. Von Galápagos-Riesenschildkröten hingegen ist bekannt, dass sie etwa 200 Jahre alt werden können. Auch bei Grönlandwalen kommt es vor, dass einzelne Tiere ein solch hohes Alter erreichen. Die ältesten Menschen haben es auf etwa 120 Jahre gebracht. Für Kinder, die heute in Deutschland geboren werden, rechnen Wissenschaftler mit einer durchschnittlichen Lebenserwartung von gut 80 Jahren.

Seit dem 19. Jahrhundert beobachten Forscher, dass die Lebenserwartung zunimmt. Das Max-Planck-Institut für demografische Forschung in Rostock beziffert den Anstieg in den entwickelten Ländern auf etwa zweieinhalb Jahre pro Jahrzehnt. Ursachen dafür sehen die Fachleute darin, dass sich Lebensqualität und Gesundheitsversorgung verbessert haben – mit der Folge, dass Menschen während des Alterns länger gesund bleiben. Wo aber liegen die Grenzen? Welche Faktoren beeinflussen das Altern? Lässt es sich hinauszögern? Forscher aus aller Welt suchen nach Antworten auf solche Fragen. Dabei haben sie nicht nur viele neue Erkenntnisse über Vorgänge in Organismen gewonnen, sondern auch dies festgestellt: Die Vorstellung, dass alle Tiere körperlich altern, könnte falsch sein.

Nach der herrschenden Theorie bauen alle aus mehr als einer Zelle aufgebauten Lebewesen, die sich fortpflanzen können, mit zunehmendem Alter körperlich ab. Demografen, das heißt Bevölkerungswissenschaftler, stützen sich auf zwei Faktoren, um diesen Abbau ermessen zu können: die Geburtenrate und die Wahrscheinlichkeit zu sterben. Je älter ein Mensch ist, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass er stirbt. Mit zunehmendem Alter wächst das Risiko, dass Krebsleiden, Herz-Kreislauf-Erkrankungen oder andere Erkrankungen wie beispielsweise Alzheimer oder Parkinson auftreten. Nach Angaben des Max-Planck-Instituts für demografische Forschung liegt die Sterbewahrscheinlichkeit bei Menschen mit einem hohen Alter bei 50 Prozent, bei jungen Erwachsenen im Alter zwischen 20 und 30 Jahren hingegen bei weniger als einem Prozent. Die Geburtenrate bezeichnen Bevölkerungswissenschaftler als Fertilität. Bei jungen Erwachsenen ist sie hoch, um dann jedoch stark abzunehmen.

Zu den Tieren, für die sich Forscher, die sich mit dem Altern beschäftigen, besonders stark interessieren, gehören die Süßwasserpolypen. Der wissenschaftliche Name der Gattung, die rund 20 bekannte Arten umfasst, lautet Hydra. Mithilfe ihrer Tentakel fangen Süßwasserpolypen, die nur wenige Zentimeter groß werden können, kleine Tiere wie Krebse oder Wasserflöhe, die ihnen als Nahrung dienen. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für demografische Forschung haben bei einem Experiment, das seit fast zehn Jahren läuft, festgestellt, dass Sterbewahrscheinlichkeit und Fertilität bei Süßwasserpolypen stets gleich bleiben. Die Tiere scheinen nicht zu altern, wie Ralf Schaible und seine Kollegen im Fachjournal „Proceedings“ der US-Akademie der Wissenschaften erklären.

Die für das Langzeitexperiment im Rostocker Max-Planck-Institut genutzten Tiere leben getrennt voneinander in Glasschalen im Labor unter genau festgelegten Bedingungen. Sie erhalten dreimal in der Woche die gleiche Menge an Nahrung, und die Temperatur liegt durchgängig bei 18 Grad Celsius. Wenn sich Tiere vermehren, was ungeschlechtlich über eine Art Knospe geschieht, werden die Nachkommen in eigene Glasschalen umgesiedelt. Aus den wenigen Sterbefällen errechneten die Wissenschaftler eine Sterbewahrscheinlichkeit von 0,6 Prozent. Die Sterberate bleibt stets auf dem gleichen Niveau.

Schädliche Mutationen

Mittlerweile können sich die Forscher auf Daten zu mehr als 1800 Tieren stützen. Wie sie beobachten konnten, schaffen es die Süßwasserpolypen, geschädigte oder verloren gegangene Körperteile vollständig zu ersetzen. Dies, so erklären sie, hänge mit der hohen Zahl an Stammzellen zusammen. Stammzellen sind Zellen, die noch nicht spezialisiert sind. Sie sind in der Lage, sich zu unterschiedlichen Zell- und Gewebetypen zu entwickeln. Bei den Süßwasserpolypen werden alle Zellen binnen weniger Wochen ersetzt. Das bedeutet zugleich, dass Zellen mit mutiertem Erbgut keine Möglichkeit haben, Schaden anzurichten. Bei Mutationen handelt es sich um Veränderungen von Genen. Diese können unterschiedliche Ursachen haben. So gibt es zufällige spontane Mutationen und auch solche, die auf äußere Einflüsse zurückgehen, etwa auf schädliche Strahlung oder Chemikalien.

Über die Gründe, warum Menschen und andere Lebewesen altern, rätseln Wissenschaftler seit Langem. In einer Theorie zum Altern spielen Mutationen eine zentrale Rolle. Der Leiter des Zentrums für Humangenetik an der Universität Bremen, der Biologe Professor Jörn Bullerdiek, hat sie einmal in dieser scheinbar paradoxen Aussage zusammengefasst: „Wir altern, damit wir lange leben können.“ Hinter diesem Satz steckt die Erkenntnis, dass Erbgutveränderungen Probleme verursachen und zum Beispiel zu Krebserkrankungen führen können. Das mit dem Altern verbundene Abschalten oder Absterben von Zellen kann vor diesem Hintergrund als Schutzeffekt betrachtet werden.

Der menschliche Körper besteht aus ungefähr 100 Billionen Zellen. Laufend sterben Zellen ab und werden durch neue ersetzt. Möglich ist dies, weil Zellen die Fähigkeit besitzen, sich zu teilen. In ihrem Kern enthalten menschliche Körperzellen in der Regel 46 faden- oder stäbchenförmige Chromosomen, die zur Hälfte vom Vater und zur anderen Hälfte von der Mutter stammen. Diese Chromosomen, die aus Desoxyribonukleinsäure (DNA) bestehen, sind die Träger der Erbinformation. Bestimmte Abschnitte der DNA entsprechen bestimmten Genen, die Anweisungen für den Bau von Eiweißstoffen, das heißt Proteinen, liefern. Proteine sind Grundbausteine von Zellen; von ihnen hängt das Wesen der jeweiligen Zelle ab. Unterschiedliche Arten von Zellen haben eine unterschiedliche Lebensdauer. So werden menschliche Hautzellen schon nach wenigen Wochen erneuert, Knochenzellen dagegen erst nach Jahrzehnten. Mutationen haben Auswirkungen auf die Bildung von Proteinen. Zu den Folgen können Funktionsstörungen in Geweben und die Entstehung von Tumoren gehören.

Nach Darstellung der Max-Planck-Forscher stützen die Erkenntnisse zu den Süßwasserpolypen die Vermutung, dass Gene beim Altern eine Rolle spielen. Darüber hinaus liefern sie ein weiteres Beispiel dafür, wie groß die natürliche Vielfalt ist. Über die Möglichkeit, nicht mehr funktionstüchtige Körperteile zu ersetzen, verfügen auch manche Amphibien und Fische. Bei Säugetieren, zu denen Naturwissenschaftler auch den Menschen rechnen, ist die Fähigkeit, Gewebe gezielt nachzubilden, im Laufe der Evolution verloren gegangen. Was das Muster des Alterns angeht, weist der Mensch Ähnlichkeiten mit Affen wie Pavianen und Schimpansen auf. Auch bei ihnen steigt die Sterbewahrscheinlichkeit mit zunehmendem Alter. Dass es allerdings auch anders geht, beweist die Kalifornische Gopherschildkröte. Bei ihr nimmt die Sterbewahrscheinlichkeit bis ins hohe Alter ab. Biologen führen dies darauf zurück, dass die Tiere größer werden und nicht mehr so leicht gefressen werden können.

Gesunder Lebensstil

Ganz gleich jedoch, wie hoch die Sterbewahrscheinlichkeit in einer bestimmten Lebensphase ist: Für alle Lebewesen gilt, dass sie irgendwann sterben – aus welchem Grund auch immer. Der uralte Traum mancher Menschen, ein Elixier für ewige Jugend zu finden, hat sich nicht erfüllt. Klar ist aber auch, dass sich mit einem entsprechenden Lebensstil die Wahrscheinlichkeit, gesund alt zu werden, erhöhen lässt. Wissenschaftler und Ärzte werden nicht müde zu betonen, wie wichtig es sei, nicht zu rauchen, sich möglichst viel zu bewegen, sich gesund zu ernähren und Übergewicht zu vermeiden.

Bei der Erforschung des Alterns sind Wissenschaftler auch auf mögliche Ansätze gestoßen, um etwas gegen Probleme zu unternehmen, die mit dem Älterwerden einhergehen. Ein Beispiel hierfür liefert der Schlaf. Wer ständig schlecht oder zu wenig schläft, bekommt Schwierigkeiten, aufmerksam zu sein und sich zu konzentrieren. Wie Forscher nachgewiesen haben, ist der Schlaf aber längst nicht nur wegen der Konzentrationsfähigkeit wichtig. Er fördert zum Beispiel die Wundheilung, stärkt das Immunsystem und hilft, Erlerntes im Langzeitgedächtnis zu speichern. Viele Menschen machen jedoch die Erfahrung, dass mit zunehmendem Alter die Schlafqualität nachlässt.

Dass sich dieses Phänomen nicht auf den Menschen beschränkt, belegen Taufliegen der Art Drosophila melanogaster. Auch diese Tiere sind tagsüber aktiv und schlafen nachts. Bei älteren Fliegen lässt sich beobachten, dass sie nachts häufiger aufwachen. Bei der Suche nach den Gründen haben Mitarbeiter des Max-Planck-Instituts für Biologie des Alterns in Köln festgestellt, dass bestimmte Signalwege im Organismus dabei eine entscheidende Rolle spielen. Signalwege sind wichtig, um Informationen über unterschiedliche Faktoren, etwa Licht oder Temperatur, in Zellen zu übertragen. Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass sich die Schlafqualität verbessern lässt, wenn die Aktivität eines Signalwegs mit einem bestimmten Wirkstoff gehemmt wird. Die Verminderung der Aktivität bestimmter Signalwege bewirkt zugleich eine Verlängerung der Lebenszeit. Ob diese Erkenntnis irgendwann auch mit Blick auf den Menschen von Nutzen sein kann, müssen weitere Studien zeigen.

FOTO: BOWIE15/123RF

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