הזדקנות

הזדקנות בחד תאיים

חיידקים אינם מזדקנים, אולם חלק מהחד תאיים האוקריוטיים, כגון שמרים כן מזדקנים. זאת אף על פי שאין בהם התמיינות לרקמות. חיידק מתרבה על ידי חלוקתו לשנים כך שכל תא בת מכיל חצי מתכולת תא האם. כל תא בת גדל ומרבה את תכולתו וכשמיוצרת כפליים מהתחולה הקודמת, הוא מתחלק שוב לשניים. שמר, לעומת זאת, מתרבה בהנצה. רוב תכולת תא האם נשארת בתא האם, המניץ ממנו תא בת קטן. במקום בו הנץ תא הבת מקרום תא האם נותרת צלקת. שמר עם הרבה צלקות כאלה מתקשה לתפקד והוא למעשה זקן.

תאי גזע

תאי גזע לא מזדקנים. תאי גזע הם תאים היכולים להתמיין לכל תא של כל רקמה בגוף. אצל האדם יש תאים כאלה רק בעובר ואנשי מדע בדיוני משתעשעים באפשרות לקחת דגימת תאים כאלה מהאדם בעודו עובר כדי לפתח ממנה רקמות חליפיות לאלה שהזדקנו בבגרותו. בצמחים יש פיזור של תאי גזע שמהם מתפתחים מחדש איברים שהזדקנו וקמלו – עלים ופרחים. בחיידקים יש רק תא אחד והוא תא גזע. חיידקים אינם מזדקנים.
ביצית מופרית היא סוג של תא גזע. בשעתו הועלו טענות כאילו ניסוי שיבוט הכבשה "דולי" הוכיח שההזדקנות תלויה גם בתכונות גרעין התא. דולי נוצרה מתא ביצית, שגרעין התא שלו הוחלף בגרעין מתא עטין של כבשה אחרת. דולי דמתה כמעט בכל לכבשה ממנה נלקח גרעין תא העטין. ההבדלים הקלים נבעו ככל הנראה מהעובדה שגם במיטוכונדריה מצוי חומר תורשתי ולא רק בגרעין התא, והמיטוכונדריה הגיעה מתא הביצית ולא מתא העטין. הטענות שנשמעו תחילה, היו, שדולי הזדקנה מהר בהרבה מהכבשה המקורית ממנה נלקח גרעין תא העטין. וההסבר היה שהטלומרים, קצוות חוטי הכרומוזומים, מתקצרים בכל חלוקת תא שאינו תא גזע, עד שהם הופכים לקצרים מדי, והתא מפסיק להתחלק, מת והאיבר הרלוונטי מזדקן. אצל דולי, שוב לפי הטענות הראשוניות, קצוות החוטים האלה היו קצרים יחסית מלכתחילה משום שגרעין התא הראשון שלה לא היה גרעין תא גזע, אלא גרעין שבא מתא שכבר עבר מספר רב של חלוקות. בסופו של דבר הסתבר שמחלותיה של דולי לא היו קשורות דווקא עם ההזדקנות ונמצא בהמשך גם כי לא תמיד היו הטלומרים קצרים יותר בתאי החיות ששובטו, כך שהשאלה נשארה פתוחה.

הזדקנות בצמחים

המיוחד לצמחים בניגוד לבעלי חיים ולפטריות הוא שיש להם רקמות במצבי זקנה שונים. לצמח יכול להיות עלה זקן לצד עלה צעיר שזה עתה התפתח מתאי הגזע. מלבד זאת, בניגוד לבעלי חיים ולפטריות, הליכי ההזדקנות בצמחים הם בעלי סדר אירועים קבוע – בלאי הרקמות מתרחש תמיד באותו אופן.
כשמביטים בתוחלת החיים של כלל הצמח, ישנם מיני צמחים רבים שהם חד-שנתיים, כלומר, הם מגיעים לגיל מקסימלי של שנה אחת. סוגים שונים של עצים, לעומת זאת, עשויים להגיע לגילאים מופלגים; ידועים עצים שגילם נאמד באלפי שנים. בין העצים הללו נמנים זנים מסוימים של עצי אורן, עצי סקויה, ועצי גינקגו.

מחלות, לקויות והזדקנות

יש מחלות ולקויות הנוטות להופיע בפרטים רבים לעת זקנה, כמו איבוד שיניים אצל האדם (ואצל יונקים מבויתים שאינם מסדרת המכרסמים) וכמו החלשות הזיכרון. בניגוד לזה, יש מחלות ולקויות שנוטות להופיע רק לעת זקנה ורק אצל פרטים מעטים כמו מחלת אלצהיימר.
ישנן גם מחלות ולקויות המאיצות את ההזדקנות עצמה. יש טענות שאחד הגורמים לבלאי הביולוגי הוא עקות חמצון - מצבי מצוקה ברמת התא והרקמה בהם יש עודף חמצן הגורם לתגובות חמצון כימיות לא רצויות. עקת חמצון יכלה להיות תופעת לוואי להפרשת מי חמצן בעת הפעילות הנורמלית של תאי הדם הלבנים במהלך דלקת. לכן אנשים שאינם מטופלים באנטיביוטיקה כשיש להם דלקות חמורות מאיצים את הזדקנותם. כמו כן, חוסר בוויטמינים גורם למחלות שעשויות גם הן לזרז את ההזדקנות, משום שרבים מהוויטמינים הם חומרים המגנים מחמצון יתר (למשל ויטמין E).
המחזור החודשי הוא תופעה שככל הנראה ייחודית לאדם. הפסקת המחזור החודשי אצל נשים מבוגרות מלווה בהפסקת ייצור ההורמונים אסטרוגן ופרוגסטרון. נשים שבעקבות הפסקת המחזור לא מתחילות לקחת באופן יזום הורמונים אלה, ממקור חוץ גופני, מאיצות את הזדקנותן. על כן גיל הפסקת המחזור מכונה גם "גיל הבלות". הפסקת המחזור מופיעה אצל נשים שונות בגילאים שונים בהתאם למטען הגנטי שלהן ולגורמים סביבתיים כמו מספר הלידות שהיו להן.
ישנן גם מחלות תורשתיות המאיצות הזדקנות. אדם כבן שישים עם תסמונת דאון עשוי להיות במצב בלאי ההזדקנות המקובל לאנשים בני שבעים או שבעים וחמש. קשה לדעת אם הזדקנות מהירה יותר היא חלק מתסמיני התסמונת עצמה או שמא זו תופעה שניונית הנגרמת מהקושי לתת טיפול רפואי טוב לאנשים אלה ומהקושי הכללי לדאוג לרווחתם. תסמונת Hutchinson-Gilford Progeria (תסמונת הילד המזדקן) מאיצה בלא ספק את הזדקנות האדם באופן קיצוני. חולי תסמונת זו נמצאים במצב בלאי זקנתי מתקדם כבר בגיל בו אנשים אחרים הם ילדים לכל דבר. הם לרוב מתים מזקנה לפני גיל שלוש עשרה. בתסמונת זו יש פגם בקידוד לחלבון הנמצא בתוך גרעין התא ופגם מה מפריע לשיעתוקם של קטעי גנום רבים.
עדיין קשה להכליל את מאפייני המחלות המאיצות הזדקנות אולם לגבי מחלות ולקויות המתפרצות בעיקר בזקנה ניתן לומר שהן ביטוי או לנזק שהצטבר עם השנים עד שלעת זקנה הוא עבר סף מסוים והתחיל לתת ביטוי פתולוגי. לקות שמיעה לעת זקנה נגרמת מהתרופפות הדרגתית של עור התוף המלווה בהחלשות השמיעה הדרגתית שלעת זקנה נעשית חמורה מספיק כדי להזדקק למכשיר שמיעה. קטרקט (למעט קטרקט מולד) נגרם מהצטברות נזקי קרינה לקרנית העין. הסתיידות עורקים היא תהליך המתחיל בגיל ארבע והנזק המצטבר שלו מסכן את האדם בהתקפת לב בסביבות גיל 50. מחלת הנטינגטון היא הפרעה הולכת וגדלה בתיקון ופינוי של חלבונים פגומים בתאים ובסביבות גיל 30 עד 60 (על פי חומרת המחלה) היא גורמת להצטברות והתגבשות של חלבונים פגומים. הוריאציות בצורת הביטוי של מחלה זו נובעות מהווריאציות בנטיית החלבונים של הפרט להיפגם. הנטינגטון היא למעשה מחלה שחושפת את כל הכשלים בהרכבת חלבונים שיצור בריא מצליח להתגבר עליהם. מחלות דומות להנטינגטון באדם ניתן למצוא בפשוטים שביצורים הרב תאיים.

הזדקנות באדם

קשה להצביע במדויק על גיל שיא הכושר באדם. תפקודים שונים של האדם, נעשים באיכותם המיטבית, בגילאים שונים. זאת, הן משום שהגוף מוכן יותר לקראתם והן משום תפקודים שונים דורשים ניסיון נצבר שונה. מערכת החיסון, למשל, ערוכה באופן המיטבי בגיל שנתיים, להתמודדות עם מחלה זיהומית, שהגוף טרם פגש את המיקרואורגניזם המחולל אותה וטרם פגש מיקרואורגניזם דומה לו. התמודדות עם מחוללי מחלות זיהומיות שהגוף כבר נתקל בהם משתפרת בעשורים הראשונים לחיים, עם הצטברות הזיכרון החיסוני, עד שמערכת החיסון עצמה מתבלה באופן משמעותי.
גיל שיא הכוח של מערכת התנועה, הוא כנראה גיל 17, שבו הגוף בממדים של גוף בוגר, השרירים, העצמות ושאר חלקי מערכת התנועה, התבלו אך מעט ותקופת הנעורים, שבהה האדם נוטה ליותר פעילות גופנית, המחזקת שרירים, טרם חלפה. ספורטאים, שעברו את גיל שלושים וחמש, נוטים לפרוש ממקצועם.
גיל השיא של היכולת הקוגניטיבית קשה להגדרה. הגיל המיטבי ללמידת דיבור בשפה חדשה הוא הגיל הרך. למידת כתיבה וקריאה אפשרית בגיל הרך אולם היא קלה יותר בסביבות גיל חמש או שש. בעבר נטו לחשוב שהשיפור בהבנת הקריאה והכתיבה בסביבות גיל שש נובע מהניסיון הנצבר בדיבור אולם המחקר בתחום האוטיזם חשף אוכלוסייה שקל לה יותר לקרוא ולאיית וקשה לה יותר לדבר, ביחס לאוכלוסייה הכללית.

שינויים גופניים

עם חלוף השנים, שינויים גופניים רבים בולטים לעין כגון שיער לבן המופיע עקב איבוד מקורות הפיגמנטציה של שקיקי השיער, כמו כן, קמטים רבים מתרבים כשהעור מאבד את גמישותו. בנוסף, גיל העמידה מביא עמו לעיתים לעלייה במשקל ואחריה ירידה של ממש עם התקדמות הגיל. פעמים רבות תופס שומן את מקומה של רקמת שריר, בייחוד מסביב לגזע הגוף, ואילו הזרועות והרגליים נעשים, בדרך כלל, רזים משהיו. אנשים זקנים נוטים לאבד מגובהם עקב דחיסת חוליות השדרה. דחיסה זו נובעת מאיבוד הדרגתי של סידן מהעצמות, תופעה אשר קיימת לרוב בעיקר אצל נשים בתקופה שלאחר חדלון הווסת, ומיציבה כפופה מחמת איבוד גמישות השרירים. כמו כן קיימים גם שינויים כימיים שתהליך הזקנה, הניכרים גם בריח מסוים האופייני למזדקנים .
הזדקנות הגוף נכרת בצורך באמצעי טכנולוגיה מסייעת: כמעט כל אדם מעל גיל חמישים זקוק למשקפי קריאה. בשלב מסוים נדרש גם להשתלות שיניים או שיניים תותבות, ומעל גיל שמונים למקל הליכה ולמכשיר שמיעה.

שינויים פנימיים באיברי הגוף

איברים פנימיים רבים, כמו: לבלב, טחול, כליות, ריאות וכבד קטנים אצל אנשים זקנים, ויעילותם במילוי תפקידם פוחתת. מחזור הדם מושפע אף הוא מתהליך ההזדקנות. יעילות פעולת השאיבה של הלב פוחתת, ותגובת הלב לפעילות גופנית או לחץ, המתבטאת בהגברת קצבו, מוחרפת. כלי הדם שבגוף מאבדים מגמישותם, ונוטים אף להתפתל. העצמות נעשות פריכות וכך גדל הסיכוי כי עצמותיהם של קשישים ישברו בנפילה או בתאונות אחרות. הגוף נעשה רגיש לשינויים חדים בטמפרטורה, וההתאוששות ממחלות עלולה להמשך זמן רב. הנטייה ללקות בזיהומים, והסיכון לחלות בסרטן ובמחלות אחרות אף הוא גדל.

שינויים במערכת העצבים

עם השנים מתמעטים תאי העצב וגם הקשרים ביניהם עד שהחסרון בהם מגיע להיות בעל השפעה פתולוגית. אספקת הדם למוח ולחלקים אחרים של מערכת העצבים קטנה בשל ההדרדרות הכללית של מחזור הדם. תהליך זה מאיץ מוות של תאי מוח והפחתת יעילות של תאי מוח שאינם מתים. קיימת שקיעה הדרגתית במצבו של המוח אשר עלולה להביא עימה ירידה בכושר האינטלקטואלי. פעולות אחרות הקשורות למוח גם הן מאבדות מיעילותם: רפלקסים וכלל התנועות נעשים איטיים יותר, והזיכרון, בייחוד של מאורעות מן הזמן האחרון, עלול אף הוא להדרדר.
הרבה מחלות שפוקדות אנשים מעטים לעת זקנה כגון מחלת הנטינגטון ומחלת אלצהיימר הן מחלות עצבים הקשורות הרס מבנה החלבונים. תאי העצב נוטים להיפגע ממחלות אלה יותר מתאים אחרים התפקיד החיוני של הממברנה שלהם ובגלל הנפח הנמוך של שלוחותיהם (האקסונים והדנדריטים). חלבונים בעלי מבנה כללי פגום שאינם מטופלים נוטים להצטבר בממברנה או להתגבש בתוך גוף התא ולחסום את שלוחות תאי העצב.
עם ההתבגרות וההזדקנות זקוק האדם לפחות שעות שינה ביממה. תינוק ישן יותר מילד, ילד יותר ממבוגר ומבוגר יותר מזקן. הקשר בין תפקוד המוח לבין תהליך זה טרם הובהר.

העתיד הנשקף לקשישים

תהליך ההזדקנות כרוך בבעיות לא פשוטות אך ברוב המקרים בעיות אלה הן בגדר מגבלות בלבד. רק לעיתים נדירות הן שוללות לגמרי את היכולת לתפקד. 
אך הגבלות אלו נוטות להצטמצם עם הזמן עקב עלייה ברמת שירותי הבריאות הקהילתיים והאישיים, כגון: בדיקות רפואיות מתקדמות, תזונה נכונה, פעילות גופנית וכו'. מידת המוגבלות שמביאה עימה הזקנה הולכת ופוחתת עם השנים בזכות ההתקדמות ברפואה, בייחוד בתחום המחלות הקטלניות, כמו סרטן ומחלות לב. בשל כך העלייה בתוחלת החיים מגבירה את רצון אוכלוסיית הקשישים לשפר את איכות חייהם על ידי עיסוק בפעילות חברתית, פוליטית, פיתוח עסקי, פנאי וכדומה.

מחקר הזדקנות

לצורך הבנה של המנגנונים הביולוגיים בבסיס ההזדקנות, מדענים עושים שימוש בין השאר בחיות מודל. בעשורים האחרונים התגלו מספר מסלולים שהתערבות בהם יכולה להאריך את תוחלת החיים של התולעת מסוג C. elegans. המסלול החשוב ביותר שהתגלה עד כה הוא של הורמון גדילה ופקטורי גדילה דמויי אינסולין שתואר לראשונה בהקשר זה על ידי סינתיה קניון. גם הגבלת דיאטה בצורות שונות כולל הגבלה ל-60% של סך הקלוריות היומי או הגבלת חלבון בלבד גורמת לעלייה משמעותית בתוחלת החיים בבעלי חיים שונים כולל פרימטים.

תאוריית הרדיקליים החופשיים והזדקנות מיטוכונדריאלית

בשנת 1954, ד"ר דנהם הרמן, הציע כי רדיקליים חופשיים הם שאחראיים לנזק התאי המצטבר העומד בבסיס ההזדקנות. בהמשך הוא הציע כי המיטוכונדריה היא שיוצרת את הרדיקליים החופשיים בתהליך הנשימה התאית. בעקבות תאורייה זו הוצע כי שימוש בנוגדי חמצון עשוי להאט את תהליך ההזקנות. אולם, מחקר בחיות מודל שונות סותר תאורייה זו והראה כי נוכחות רדיקליים חופשיים דווקא תורמת לביטוי גנים המגנים מפני הזדקנות וכי אין קשר בין קצב ההזדקנות לכמות הנזק לגנום המיטוכונדריאלי.

התקצרות טלומרים

בכל חלוקה של התא הכרומוזומים מתקצרים. הטלומרים נמצאים בקצות הכרומוזום ומכילים חומר גנטי חסר חשיבות ומשמשים כמגן מפני אובדן מידע גנטי חיוני בדומה לקצה הפלסטיק בקצה שרוך הנעל. עם התקצרות הטלומרים הכרומוזום הופך בלתי יציב מה שמוביל להזדקנות תאית. חלק מהמחלות של הזדקנות מואצת, כגון תסמונת ורנר, ותסמונת בלום, נובעות ממוטציה בגן לאנזים מסוג הליקז שתפקידו לייצב את הד.נ.א בזמן שכפול קצה הכרומוזום. חלק מהשוני בקצב ההזדקנות של בעלי חיים שונים יכול להיות מוסבר על ידי קיום טלומראז האחראי על הארכה מחדש של הטלומרים. אולם, ביטוי מוגבר של טלומראז קשור לעלייה בשכיחות סרטן.

פרביוזיס

בשנת 2014 פורסם מחקר שהדגים כי חיבור בין מערכת הדם של עכבר זקן לעכבר צעיר גרם לשיפור במדדים קוגניטיבים שקשורים להזדקנות. בהמשך הודגם כי המנגנון מתווך על ידי האנזים TET2. בשנים האחרונות חברות מסחריות מציעות הזרקה של דם צעיר במטרה לעכב את תהליך ההזקנות אך התופעה טרם הוכחה בבני אדם.

הזדקנות ורבייה

תאוריית "שקלול התמורות" (trade-off) גורסת כי בהתאם לעקרון לאק הפניית משאבים לרבייה תבוא על חשבון תוחלת החיים ולהפך. בחיות מודל שונות למחקר הזדקנות אכן הודגם כי התערבויות שמאריכות את תוחלת החיים של הפרט גורמות לירידה בפריון, אך ייתכן כי ניתן להפריד בין התופעות. בעכברות הודגם כי השתלה של שחלות צעירות בגוף של עכברה זקנה מוביל להארכת תוחלת החיים בהתאם לגיל השחלות המושתלות.