Wszystkie komórki mają zaprogramowaną długość życia, dzięki czemu są syntetyzowane, rozmnażane i ostatecznie ulegają apoptozie (śmierci komórkowej), gdy przestają funkcjonować.
Często pomaga myśleć o replikacji komórkowej jako staroświeckiej kserokopiarce: im bardziej komórka się kopiuje, tym bardziej rozmyte i niewyrównane stają się obrazy. Z biegiem czasu materiał genetyczny komórki (DNA) zaczyna pękać, a sama komórka staje się bladą kopią oryginału.
Gdy tak się stanie, zaprogramowana śmierć komórki umożliwia przejęcie nowej komórki i utrzymanie systemów w ruchu.
Liczba przypadków, w których komórka może się dzielić, jest ograniczona przez zjawisko zwane limitem Hayflick. Opisuje to działanie, w którym proces podziału (znany jako mitoza) stopniowo degraduje materiał genetyczny, w szczególności część DNA nazywaną telomerem.
Limit Hayflick mówi, że średnia komórka dzieli się od 50 do 70 razy przed apoptozą.
Zrozumienie telomerów
Chromosomy są strukturami przypominającymi nici, znajdującymi się w jądrze komórki. Każdy chromosom składa się z białka i pojedynczej cząsteczki DNA.
Na każdym końcu chromosomu znajduje się telomer, który ludzie często będą porównywać do plastikowych końcówek na końcach sznurówki. Telomery są ważne, ponieważ chronią chromosomy przed rozpleceniem, przyklejeniem się do siebie lub wtopieniem w pierścień.
Za każdym razem, gdy komórka się dzieli, dwuniciowy DNA oddziela się w celu skopiowania informacji genetycznej.
Gdy tak się dzieje, kodowanie DNA jest duplikowane, ale nie jest telomerem. Kiedy kopia jest kompletna i rozpoczyna się mitoza, miejsce, w którym cela jest przecinana, znajduje się w telomere.
W ten sposób telomery stają się coraz krótsze przy każdym generowaniu komórek, dopóki nie będą w stanie utrzymać integralności chromosomu.
Wtedy następuje apoptoza.
Stosunek telomerów do starzenia się i raka
Naukowcy mogą wykorzystać długość telomeru do określenia wieku komórki i liczby powtórzeń, które pozostały. Gdy podział komórkowy ulega spowolnieniu, ulega stopniowemu pogarszaniu się, określanemu jako starzenie się, które zwykle nazywamy starzeniem. Komórkowe starzenie się wyjaśnia, dlaczego nasze narządy i tkanki zaczynają się zmieniać wraz z wiekiem. W końcu wszystkie nasze komórki są "śmiertelne" i podlegają starzeniu.
Wszystko, to znaczy, ale jedno. Komórki nowotworowe są komórkami jednej komórki, które naprawdę można uznać za "nieśmiertelne". W przeciwieństwie do normalnych komórek, komórki rakowe nie podlegają programowanej śmierci komórki, ale mogą nadal się namnażać bez końca.
To samo w sobie zaburza równowagę replikacji komórkowej w ciele. Jeśli jeden typ komórki może się powielać niezaznaczony, może zastąpić wszystkie pozostałe i podważyć kluczowe funkcje biologiczne. Tak dzieje się z rakiem i dlaczego te "nieśmiertelne" komórki mogą powodować choroby i śmierć.
Uważa się, że rak występuje, ponieważ mutacja genetyczna może wywołać produkcję enzymu, znanego jako telomeraza, który zapobiega skracaniu telomerów.
Podczas gdy każda komórka w ciele ma kodowanie genetyczne do produkcji telomerazy, tylko niektóre komórki rzeczywiście tego potrzebują.
Na przykład komórki plemników wymagają wyłączenia skracania telomeru w celu wykonania ponad 50 kopii; w przeciwnym razie ciąża nigdy by nie wystąpiła.
Jeżeli genetyczne zdarzenie losowe nieumyślnie włącza produkcję telomerazy, może powodować rozmnażanie się nienormalnych komórek i tworzenie guzów. Uważa się, że wraz ze wzrostem średniej długości życia, szanse na to będą nie tylko większe, ale ostatecznie staną się nieuniknione.
