Ausgabe: 8/2011, Seite 30   -  Leben & Umwelt

UNSTERBLICH – WARUM NICHT?

Ist Altern unvermeidlich? Oder gibt es „biologische Unsterblichkeit“? Die Evolution, so scheint es, ist für beides offen.

von Heinz Horeis
 

„Für Menschen, die heute 30 Jahre oder jünger sind, wird ein Leben bis in die späten Neunziger eher die Regel als die Ausnahme sein.“ Davon ist James Vaupel, Direktor am Rostocker Max-Planck-Institut für demografische Forschung, überzeugt. Der Trend ist eindeutig: Die Lebenserwartung der Menschen, vor allem in den Industrieländern, steigt und steigt. Dieser Trend, so meint Annette Baudisch, ebenfalls Alternsforscherin bei Max Planck, erschüttert die gängige Vorstellung, dass Menschen ebenso wie andere Lebensformen von Natur aus eine unüberwindliche, biologisch festgelegte Obergrenze ihrer Lebensspanne haben.

Warum sterben Lebewesen überhaupt? Zellen erneuern sich, der menschliche Körper produziert im Laufe des Lebens Trillionen davon. Alte Zellen sterben ab, neue rücken an ihre Stelle. Besonders rasch geht das in der Schleimhaut des Magens. Dort leben die Zellen nur zwei Tage. Sehr langsam erneuern sich die Bausteine der Knochen. 25 bis 30 Jahre dauert es beim Erwachsenen, bis das gesamte Skelett einmal ersetzt ist. Der Mensch verfügt also, wie alle Lebewesen, über leistungsfähige Mechanismen zur Rundumerneuerung. Biochemisch und zellulär gesehen, so der bekannte kanadische Evolutionsbiologe und Alternsforscher Michael R. Rose von der University of California in Irvine, müssen wir also nicht altern. Warum aber hat die Evolution sterbliche Lebewesen hervorgebracht?

Die Alten sterben, um den Jungen Platz zu machen. So hatte man ursprünglich gedacht. Beim Menschen scheinen manche kulturelle Praktiken diese Erklärung zu bestätigen: Der Überlieferung nach brachten in Japan Angehörige ihre alten Verwandten in Notzeiten schon mal auf einen Berg, um sie dort sterben zu lassen. „Ubasute“ (Aussetzen alter Frauen) heißt dieser Brauch. Auch einige Eskimostämme sollen dies in der Vergangenheit manchmal praktiziert haben, wenn nicht genug Essen da war. So hatte der Nachwuchs mehr Nahrung. Klingt einleuchtend, erklärt aber nicht, warum Menschen altern, bevor sie sterben.

Altern ist, evolutionär gesehen, ein Paradox. Im Alter steigt das Sterberisiko, und die Fähigkeit zur Fortpflanzung nimmt ab. „Beides verringert die evolutionäre Fitness“, erklärt Annette Baudisch. „Altern sollte deshalb schon längst ausgestorben sein.“ Evolutionsbiologen gehen der Frage, warum Lebewesen altern, seit Mitte des vergangenen Jahrhunderts nach. Eine einfache Antwort haben sie bislang nicht gefunden.

Die natürliche Auslese versagt

Die erste evolutionsbiologisch plausible Erklärung lieferte der britische Biologe Peter Medawar vor 60 Jahren. Mit steigendem Lebensalter, so erklärte der spätere Nobelpreisträger, nehme bei Organismen die Fruchtbarkeit ab und damit sinke auch der Selektionsdruck: Die natürliche Auslese greift nicht mehr. Ein Beispiel: Gene, die erst im Alter Krebs hervorrufen, gehen an viele Nachkommen über. Denn das betroffene Lebewesen pflanzt sich fort, bevor es an Krebs stirbt. Anders, wenn eine tödlich wirkende Gen-Mutation im frühen Kindesalter, vor der Geschlechtsreife, auftritt. Dann wird das schädliche Gen nicht weitergegeben.

Medawars Idee ist die Grundlage aller modernen Theorien zur Evolution des Alterns. Gen-Mutationen, die erst im Alter Schaden anrichten, rutschen durch das Netz der natürlichen Auslese und sammeln sich im Gen-Pool an. Das Ergebnis ist ein körperlicher Verfall mit zunehmendem Alter. Der bedeutendste Evolutionstheoretiker des vergangenen Jahrhunderts, der Brite William D. Hamilton, folgerte 1966: Altern ist eine unausweichliche Folge der natürlichen Auslese.

„Hamiltons Aussage von der Unvermeidbarkeit des Alterns war lange Zeit ein Dogma der Alternsforschung“, meint Annette Baudisch. „Man nahm an, dass die Lebensspanne von Individuen strikt begrenzt und für jede Art festgelegt sei.“ Doch inzwischen wird immer deutlicher, dass Hamiltons Auffassung zu kurz greift. Alterungsprozesse sind erheblich vielfältiger und wohl auch nicht strikt festgelegt. Michael Rose hat dazu ein eindrucksvolles Experiment mit Fruchtfliegen gemacht: In jeder Generation durften nur aus solchen Eiern Larven schlüpfen, die Fliegenmütter gegen Ende ihres Lebens gelegt hatten, die anderen Eier wurden weggeworfen. Rose begann seinen Versuch 1981. Nach 15 Generationen lebten die Insekten bereits um 20 Prozent länger als die erste Generation, und inzwischen, nach drei Jahrzehnten fortwährender Auslese, werden die „Methusalemfliegen“ bereits dreimal so alt wie ihre Vorfahren.

Rose sieht dieses Experiment als Beleg dafür, dass letztlich die natürliche Auslese bestimmt, wie Alterungsprozesse ablaufen. Altern, so seine Schlussfolgerung, sei kein allgemeiner Verfall wie etwa bei einem rostenden Auto. „Altern ist ein optionaler Bestandteil des Lebens und lässt sich verlangsamen oder hinausschieben“, erklärte der Alternsforscher 2005 in einem Interview in der New York Times. Im Prinzip spreche deshalb nichts dagegen, dass Lebewesen „biologische Unsterblichkeit“ erlangten. Dieser Fall tritt ein, wenn in einer Population die Sterberate nicht mehr mit dem Alter steigt, sondern sich ein Plateau herausbildet: Durch Krankheiten, Unfälle oder Naturkatastrophen sterben die Individuen zwar weiterhin, aber der körperliche Verfall ist gestoppt.

die unsterbliche Hydra

Reine Spekulation? Nicht unbedingt. Ähnlichen Vorgängen sind auch Alternsforscher im Rostocker Max-Planck-Institut auf der Spur. Annette Baudisch hat in ihrer Dissertation die „theoretische Möglichkeit“ aufgezeigt, dass es Organismen geben kann, die nicht altern. „Also Lebewesen“, so erklärt die Jungforscherin, „bei denen mit zunehmendem Alter das Sterberisiko sinkt und der Fortpflanzungserfolg steigt.“ Die Rostocker sprechen nicht von Unsterblichkeit, sondern zurückhaltend von „negativer Alterung“ oder fachsprachlich von „negativer Seneszenz“. Baudisch erklärt: „Die Wahrscheinlichkeit zu sterben ändert sich mit dem Alter nicht oder wird sogar geringer.“

Annette Baudisch ist Wirtschaftsmathematikerin – also eine „völlige Außenseiterin“ bei den Evolutionsbiologen. Zum Glück, sagt sie. Denn nur so habe sie keine Hemmungen gehabt, den großen Hamilton in Frage zu stellen. Ihre Modelle widerlegen nicht nur das Dogma von der Unvermeidbarkeit des Alterns, sie zeigen auch, dass es vielfältige Formen des Alterns gibt. Wie die, so Baudisch, „biologisch unsterblichen“ Süßwasserpolypen (Hydra), die seit fünf Jahren im Kellerlabor des Instituts leben. Sie altern nicht. Allerdings leben sie nur im Labor so lange – in der Natur werden sie gefressen.

METHUSALEM-TIERE und -PFLANZEN

Die Polypen sind gar nicht so ungewöhnlich. In der Pflanzen- und Tierwelt gibt es eine große Vielfalt von Alterungsprozessen: Elefanten können 80 Jahre alt werden, Galapagosschildkröten 180 Jahre, japanische Koi-Karpfen 200 Jahre. Mammutbäume erreichen ein Alter von 1200 Jahren und mehr, kalifornische Borstenkiefern von über 4000 Jahren. Rekordhalter ist mit über 11 000 Jahren ein Kreosotbusch in der Mojave-Wüste Kaliforniens. Selbst im hohen Alter produzieren langlebige Bäume noch eine große Zahl von Samen. Bei Alligatoren und Krokodilen scheint das Sterberisiko bis zum Tod zu sinken, das heißt die meisten dieser Tiere sterben in jungen Jahren. Doch wenn sie die „gefährliche Jugendzeit“ erst einmal überstanden haben, alt (und groß) genug sind, können sie noch lange leben. Auch bei manchen Vogelarten, etwa dem Sperber, sinkt die Sterblichkeit bereits im jungen Erwachsenenleben.

Die Rostocker sind derzeit dabei, diese Vielfalt zu systematisieren. „Wir sammeln die biologischen Altersdaten und machen sie vergleichbar“, erläutert Baudischs Kollege Alexander Scheuerlein. „Wir wollen konkrete Vorhersagen darüber treffen können, unter welchen Bedingungen ein Organismus altert und unter welchen nicht.“ Herausgekommen ist schon einmal eine neue Definition des Alterns mit zwei Dimensionen (siehe Grafik „Vergreisungsmeister Mensch“): Tempo und Form des Alterns. „Das Tempo spiegelt die Lebenserwartung wider. Die Form gibt an, wie das Sterbe- risiko mit der Zeit ab- oder zunimmt“, erläutert Annette Baudisch. Bei dieser Definition fällt der moderne Mensch deutlich aus dem Rahmen: lange Lebensspanne, aber starker körperlicher Verfall mit dem Alter.

altern ist unnötig

Das neue Bild vom Altern, an dem Evolutionsbiologen und Demografen derzeit arbeiten, hat viele Facetten – viel mehr, als die alte Hamiltonsche Sicht erlaubt. Einen wichtigen Schluss scheint man aber schon ziehen zu können: Das Leben lässt durchaus die „biologische Unsterblichkeit“ zu. Molekularbiologisch ist Altern nicht erforderlich. Das, so Michael Rose, belege die Tatsache, dass bei einer Vielzahl von Lebewesen die Lebensspanne nicht festgelegt ist.

Zum selben Schluss kommen Vaupel und Baudisch, wenn sie den Alternsverlauf beim Menschen betrachten (siehe Grafik „Die Lebenskurve“). In der Jugend, während der Entwicklung bis zur Geschlechtsreife, sinkt unser Sterberisiko drastisch. Warum aber nimmt die Sterblichkeit zu, wenn die Fortpflanzung beginnt? Warum nimmt sie nicht weiter ab? „Es gibt keinen logischen Grund dafür“, so die beiden Alternsforscher, „warum die Evolution eine solche negative Seneszenz nicht begünstigen sollte.“

Theoretisch spricht zwar nichts gegen eine biologische Unsterblichkeit des Menschen. Praktische Methoden, sie zu erreichen, gibt es allerdings bislang nicht, sagt Rose. Vielleicht aber, so hofft der Forscher, lässt sich diese Lücke mit einer wissenschaftlichen Kraftanstrengung innerhalb weniger Jahrzehnte schließen. Einstweilen muss sich der Mensch noch gedulden. ■


HEINZ HOREIS würde gern sehr lange leben und gesund sterben. Doch dafür ist er wohl zu früh geboren, meint er.

VERGREISUNGSMEISTER MENSCH

Alterungsprozesse sind vielfältig. Um sie zu systematisieren, verwenden die Rostocker Demografen zwei Faktoren: Tempo und Form der Alterung. Von den in der Grafik gezeigten acht Arten hat der moderne Mensch die höchste Lebenserwartung. Allerdings verfällt sein Körper schnell – die Kurve seiner Sterbewahrscheinlichkeit steigt steil an (siehe auch Grafik „Die Lebenskurve“ auf Seite 32 mit der typischen Alterungsform des Menschen). Das Rotkehlchen dagegen altert schnell, und sein Verfallsfaktor ist klein. Bemerkenswert ist, wie sich der moderne Mensch und Menschen aus Jäger- und Sammlergesellschaften unterscheiden. Letztere leben, wie die Grafik zeigt, zwar kurz, haben dafür aber einen geringen Verfallsfaktor.



DIE LEBENSKURVE

Mit acht bis zwölf Jahren ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Mensch in Deutschland vor seinem nächsten Geburtstag stirbt, am geringsten. Diese „altersspezifische Sterbewahrscheinlichkeit“ ist hier zur Verdeutlichung in einer logarithmischen Darstellung gezeigt. Die Kurven folgen einem typischen Verlauf: Unmittelbar nach der Geburt ist die Sterbewahrscheinlichkeit hoch und fällt dann stark ab bis zum Alter von acht bis zwölf Jahren. Danach nimmt sie wieder rapide zu und erreicht ein Zwischenplateau im jungen Erwachsenenalter (25 bis 30 Jahre). Bis etwa zum 80. Lebensjahr steigt sie dann nahezu exponentiell an. Jenseits von 80 Jahren verlangsamt sich der Anstieg wieder. Der weitere Verlauf ist offen.



MEHR ZUM THEMA

LESEN

Die Zukunft des Alterns Die Antwort der Wissenschaft Report der Max-Planck-Gesellschaft Verlag C.H. Beck, München 2007 (vergriffen, nur noch antiquarisch erhältlich)

Michael R. Rose The Long Tomorrow How Advances in Evolutionary Biology Can Help Us Postpone Aging Oxford University Press Oxford 2005, ca.€ 19,–

INTERNET

Annette Baudisch Inevitable Aging? Contributions to Evolutionary-Demographic Theory Demographic Research Monographs, 2007 www.demogr.mpg.de/books/drm/004/ index.htm

Max-Planck-Institut für demografische Forschung, Forschungsbericht 2010: Leben, Altern und Sterben Ein Blick über die Artengrenzen www.mpg.de/346760/ forschungsSchwerpunkt



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