משך חיים מרבי

משך חיים מרבי (עבור בני אדם, הגיל המקסימלי; באנגלית: Maximum life span) הוא מדד, המנבא את משך הזמן המקסימלי שאחד או יותר מבני האוכלוסייה הנצפית יחייה בין לידה למוות. המונח יכול גם לציין אומדן של משך הזמן המקסימלי שחבר ממין נתון יכול לשרוד בין לידה למוות, בתנאי שהנסיבות הן אופטימליות לאריכות חייו של אותו פרט.

לרוב המינים החיים יש גבול עליון של מספר הפעמים שתאים סומטיים (כל אחד מתאי הגוף מלבד תאי זרע וביצית) יכולים להתחלק, בתלות בכמות האנזים מסוג טלומראז, הפוחתת עם הזמן בגוף. תהליך זה נקרא מגבלת הייפליק. מאידך יש האומרים, שגבול ההייפליק של מספר חלוקות תאים אינו בהכרח משפיע על תוחלת החיים.

 הגדרה 

במחקרים על בעלי חיים, תוחלת החיים המקסימלית נחשבת לגיל הממוצע של 10% מבעלי החיים מאותו המין, בעלי הגיל הארוך ביותר בקבוצה נתונה במסגרת מחקר עוקבה. עם זאת, לפי הגדרה אחרת, תוחלת החיים המקסימלית תואמת את הגיל שבו מת החבר המבוגר ביותר הידוע של אותו מין או קבוצת ניסוי. חישוב אורך החיים המקסימלי בהגדרה השנייה תלוי בגודל המדגם הראשוני.

תוחלת החיים המקסימלית מנוגדת לתוחלת החיים הממוצעת ואריכות ימים. תוחלת החיים הממוצעת משתנה בהתאם לרגישות למחלות, תאונות, התאבדויות, רציחות וכדומה, בזמן שתוחלת החיים המקסימלית נקבעת על פי "קצב ההזדקנות".

המונח "אריכות חיים" מתייחס לפרטים מסוימים באוכלוסייה שחיו חיים ארוכים במיוחד, בעוד שהמונח "תוחלת החיים" מתייחס למספר השנים הממוצע מבחינה סטטיסטית שנותרו לפרט בקבוצה לחיות בגיל נתון.

 בני אדם 

 עדות דמוגרפית 
האנשים המבוגרים ביותר שתועדו, שתאריכי לידתם ומותם אומתו על פי הנורמות המודרניות של שיאי גינס וקבוצת המחקר הגרונטולוגית היו, ז'אן לואיז קלמן (1997-1875), אישה צרפתייה שתאריכי לידתה ופטירתה אומתו, חיה עד גיל 122 שנה ו-164 ימים. אורך החיים של הגבר הזקן ביותר שגילו אומת היה בין 116 שנים ו-54 ימים ביום מותו. היה זה גבר יפני בשם ג'ירואמון קימורה. הפחתת תמותת תינוקות גורמת עלייה באורך החיים הממוצע. "ההתקדמות בהארכת תוחלת החיים ובדחיית הזדקנות נובעת לחלוטין ממאמצים רפואיים ובריאות הציבור, עלייה ברמת החיים, חינוך טוב יותר, תזונה בריאה יותר ואורח חיים בריא יותר". מחקרים בבעלי חיים מצביעים על כך שניתן להשיג הארכה נוספת של תוחלת החיים החציונית של בני האדם וכן תוחלת חיים מקסימלית באמצעות תרופות הגורמות להגבלת צריכת קלוריות או על ידי הפחתה ישירה של צריכת מזון. יש חוקרים הטוענים שהגבלת קלוריות לא הוכחה כמאריכה את תוחלת החיים המקסימלית של בני האדם. תוצאות מחקרים מתמשכים בפרימטים הוכיחו כי ההנחות הנגזרות ממכרסמים תקפות בפרימטים.Nature, 1 April 2014.

יש חוקרים הטוענים שלא נראה שקיימת מגבלה תאורטית קבועה לאריכות ימים של בני האדם. מחקרים בביודמוגרפיה אודות אריכות ימים של בני האדם  מצביעים על עיקרון של האטה בתמותה של בני האדם בגיל מאוחר: העיקרון קובע שאין גבול עליון קבוע לאריכות חיים אנושית, או תוחלת חיים אנושית מקסימלית קבועה. עיקרון זה נקבע לראשונה בשנת 1939, כאשר חוקרים גילו כי ההסתברות למוות בגיל מתקדם מתקרבת באופן אסימפטוטי לגבול של 44% עבור נשים ו-54% עבור גברים.

עם זאת, עדויות אלו תלויות בקיומן של טעויות נדירות מאוד. אפשרות זו של טעויות יכולה להסביר את "השאלה הבסיסית במחקר ההזדקנות, השואלת, האם לבני אדם ולמינים אחרים יש גבול בלתי משתנה של תוחלת חיים"? מחקר תאורטי אחר הציע כי תוחלת החיים המקסימלית של בני האדם תהיה בסביבות 125 שנים. במחקר נוסף טענו החוקרים כי קיימת תוחלת חיים מקסימלית לבני אדם, וכי תוחלת החיים המקסימלית של האדם הולכת ופוחתת מאז שנות ה-90.

במכון מחקר של האו"ם ביצעו ניתוח רגישות בייסיאני אודות נטל האוכלוסייה העולמית בהתבסס על תחזיות תוחלת החיים. מהניתוח נמצא שבין השנים 2017 ועד 2090 תוחלת החיים הממוצעת תעלה ב-6 שנים. אם תחזית זו תתממש יש בכך השלכות דרמטיות, מתמשכות, על אוכלוסיית העולם והדמוגרפיה שלו. ארגונים כמו קרן מתושלח פועלים לקראת הקץ להזדקנות ולתוחלת חיים אנושית בלתי מוגבלת כמעט. תחזיות מלתוסיאניות מודרניות של אוכלוסיות יתר המבוססות על אורך חיים מוגבר זכו לביקורות שליליות.

 עדות פיזיולוגית 
ניתן לקבוע תוחלת חיים מקסימלית, גם על פי הדינמיקה של מדדים פיזיולוגיים המשתנים עם הגיל. המדענים הבחינו שהערך VO 2 max - צריכת חמצן מרבית של האדם (מדד הקובע את נפח זרימת החמצן המרבית לשריר הלב או שיעור ספיגת החמצן המרבי של גוף האדם) יורד כפונקציה של הגיל. לכן, ניתן לקבוע את תוחלת החיים המקסימלית של אדם על ידי חישוב, שיציין מתי ערך ה-VO 2 max (כמות החמצן המגיעה לשריר הלב) של האדם תרד מתחת לקצב חילוף החומרים הבסיסי הדרוש לקיום חיים, שהוא כ-3 מיליליטר חמצן, לקילוגרם של גוף האדם, בדקה. על בסיס השערה זו, ספורטאים בעלי ערך VO 2 max בין 50 ל-60 בגיל 20 צפויים "לחיות 100 עד 125 שנים, בתנאי שהם ישמרו על הפעילות הגופנית שלהם כך שקצב הירידה שלהם ב-VO 2 המקסימום נשאר קבוע".Nokes (1985) p. 84.

 בעלי חיים 
בעלי חיים קטנים כמו ציפורים וסנאים חיים רק לעיתים רחוקות עד לתוחלת חייהם המקסימלית. בדרך כלל הם מתים מתאונות, מחלות או שהם נטרפים.

תוחלת החיים המקסימלית של רוב המינים מתועדת במאגר AnAge (מסד הנתונים על הזדקנות ואורך חיים של בעלי חיים).

תוחלת החיים המרבית היא בדרך כלל הארוכה ביותר במינים גדולים או כאלה שהם בעלי הגנה יעילה מפני טריפה, כגון מעוף ציפורים, הגנות כימיות או חיים בקבוצות חברתיות.

ההבדלים באורך החיים בין המינים מתייחסים לתפקידה של הגנטיקה בקביעת תוחלת החיים המקסימלית ("קצב ההזדקנות"). הרשימה הבאה (המוצגת בשנים) מציגה את תוחלת החיים במינים שונים:
 עכבר בית מצוי, 4 שנים.
 חולדה חומה, 3.8 שנים.
 כלבים, 31 שנים. (רשימת הכלבים המבוגרים ביותר )
 חתולים, 38 שנים. (רשימה של החתולים המבוגרים ביותר )
 עגור אפור, 43 שנים.
 דובי קוטב, 42 שנים. (דבי)
 סוסים, 62 שנים., pp. 46–50
 פילים אסייתיים, 86 שנים

מבין החולייתנים נמצאו פרטים שהאריכו חיים במיוחד:
 תוכים גדולים (מקאו וקקדו חיו בשבי עד גיל 80–100 שנים).
 קוי (זן של דג יפני, חי לכאורה 200 שנים, אם כי בדרך כלל אינו עולה על 50 שנה. לפי דיווחים, דגה מזן זה בשם Hanako הייתה בת 226 שנים במותה).
 צבים (צב Galápagos) (190 שנים).
 ספנודון (זן של זוחל ניו זילנדי, 200-100+ שנים).
 צלופח, המכונה צלופח ברנטוויק (בשוודית: Branteviksålen) חי בבאר מים בדרום שוודיה מאז 1859. דווח שהוא מת באוגוסט 2014 בגיל 155.
 לווייתנים (לווייתן קשת בלנה גרינלנדית) (Balaena mysticetus חי כ-200 שנה), גיל הלווייתן הזה לא הוכח במשך זמן. מחקרים עדכניים הצביעו על כך שבלווייתני קשת שניצודו נמצאו עדיין בגופם צלצלים משנת 1890 בערך, גיל זה נתמך גם בניתוח של חומצות אמינו, שהצביעו על תוחלת חיים מקסימלית של "177 עד 245 שנים".
 כרישים מסוג ישנונן גרינלנדי מוערכים כזן החולייתנים בעלי תוחלת החיים הארוכה ביותר הידועה. בדיקה של 28 פרטים במחקר שפורסם ב-2016, קבעה, באמצעות תיארוך פחמן רדיואקטיבי שהמבוגר ביותר מבין בעלי החיים שנדגמו חי במשך כ-392 ± 120 שנים (מינימום 272 שנים ומקסימום 512 שנים). החוקרים הסיקו עוד שהמין מגיע לבגרות מינית, בערך בגיל 150 שנים.

מינים של חסרי חוליות שממשיכים לגדול כל עוד הם חיים (כגון, צדפות מסוימות, מיני אלמוגים מסוימים) יכולים לפעמים לחיות מאות שנים:
 רכיכה דו מסתמית (Arctica islandica) (המכונה " מינג ", חיה 507±2 שנים. )

 חריגים 
 כמה מיני מדוזות, כולל Turritopsis dohrnii, Laodicea undulata, ו-Aurelia sp.1, מסוגלות לחזור לשלב הפוליפים גם לאחר רבייה (מה שנקרא מחזור חיים הפיך), במקום למות כמו במדוזות אחרות. כתוצאה מכך, מינים אלה נחשבים לבני אלמוות ביולוגית ואין להם תוחלת חיים מקסימלית.
 אין גבול טבעי לתוחלת החיים של ההידרה, אך לא ברור איך ניתן להעריך את גיל הפרטים שנדגמו.
 תולעים שטוחות, או Platyhelminthes, ידועות שהן "כמעט בנות אלמוות" מכיוון שיש להן יכולת התחדשות גדולה, צמיחה מתמשכת וחלוקה תאית מסוג רבייה תאית.
 יש האומרים שהלובסטרים הם בני אלמוות מבחינה ביולוגית, כי לא נראה שהם מאטים, נחלשים או מאבדים את הפוריות עם הגיל. עם זאת, בשל האנרגיה הדרושה להצלתם, הם לא יכולים לחיות ללא הגבלת זמן.

 צמחים 
ישנם צמחים המכונים חד שנתיים שחיים שנה אחת בלבד, דו שנתיים שחיים שנתיים וצמחים רב שנתיים שחיים יותר מזה. הצמחים הרב-שנתיים מאריכי חיים ביותר, הם צמחים בעלי גבעול (גזע) מעוצה, כמו עצים ושיחים, הם חיים לרוב מאות ואף אלפי שנים (אפילו ניתן לשאול, האם הם עלולים למות מזקנה או לא). העץ גנרל שרמן, סוג של סקויה ענקית, חי וקיים כבר במילניום השלישי של חיו. אורן האצטרובל הזיפני הנקרא מתושלח חי כבר בן 4,855 שנים. אורן האצטרובל הזיפני, אחר, בשם פרומתאוס היה קצת יותר מבוגר. הוא בן 4,862 שנים על פי טבעות הצמיחה שלו. מאידך הגיל המדויק של פרומתאוס, נותר לא ידוע מכיוון שסביר להניח שטבעות הצמיחה לא נוצרו בכל שנה משום שהוא צמח בתנאי בסביבה קשים. אבל הוא הוערך כבן 4,900 ~ שנים כשהוא נגדע ב-1964. הצמח העתיק ביותר הידוע (אולי היצור החי העתיק ביותר) נמצא ביער עצי צפצפה רעדנית (Populus tremuloides) נקרא פנדו  שבפארק הלאומי פישלייק , ביוטה, ארצות הברית, גילו מוערך כ-16,000 שנה. החזזית, מסוג אצה סימביוטית ופרוטו-צמח פטרייתי, מסוג Rhizocarpon geographicum יכולה לחיות למעלה מ-10,000 שנים.

 הגדלת תוחלת החיים המקסימלית 
"תוחלת חיים מקסימלית" היא הגיל הממוצע של 10% מבעלי החיים מאותו המין, בעלי הגיל הארוך ביותר בקבוצה נתונה. לא הוכח שהגבלה קלורית מאריכה את חייהם של יונקים. חולדות, עכברים ואוגרים חווים הארכת תוחלת חיים מקסימלית, מתזונה המכילה את כל אבות המזון אך רק 40–60 אחוז מהקלוריות שבעלי החיים צורכים בזמן שם יכולים לאכול כמה שהם רוצים. תוחלת החיים הממוצעת גדלה ב-65% ותוחלת החיים המקסימלית גדלה ב-50%, כאשר הגבלה קלורית מתחילה ממש לפני גיל ההתבגרות המינית. אצל זבובי פירות, היתרונות להארכת חיים, כתוצאה מהגבלת קלוריות נמדדים מיד בכל גיל עם תחילת הגבלת הקלוריות ומסתיימים מיד בכל גיל עם חידוש האכלה מלאה.

אוברי דה גריי, הסופר וגרונטולוג תאורטי, טען שניתן לשנות את ההזדקנות לזניחה על ידי אסטרטגיות להנדסת אנוש. הוא התפרסם בשל הנוסחה התאורטית שפיתח, אשר אמורה לרפא את תהליכי ההזדקנות ה"טבעיים" בקרב בני אדם ולהשאיר את הגוף צעיר. לטענתו של דה גריי, יש להתייחס לזקנה כאל מחלה בת ריפוי, משום שכאשר יפותחו הטיפולים המתאימים, יוכלו חלק מהאנשים שעוד חיים, לשמור על נעוריהם, ואף לחיות עד גיל 1000 שנים. דה גריי הקים עם חוקר נוסף את קרן מתושלח כדי להעניק כספים לחוקרים שהוכיחו שביכולתם להאריך את תוחלת החיים המקסימלית של עכברים. נכון לאוקטובר 2023, הוענקו שלושה פרסי עכבר מקרן מתושלח: אחד על שבירת שיאי אריכות ימים לד"ר אנדז'יי בארטקה מאוניברסיטת דרום אילינוי (באמצעות העכבר בשם נוקאאוט GhR); אחד עבור אסטרטגיות התחדשות מאוחרות לד"ר סטיבן שפינדלר מאוניברסיטת קליפורניה (באמצעות הגבלה קלורית שהתחילה בשלב מאוחר בחיים); ואחד לד"ר ז. דייב שארפ על עבודתו עם התרכובת בשם rapamycin.

 מתאם ליכולת תיקון DNA 

נראה כי נזקים מצטברים ב-DNA הם גורמים מגבילים באפשרות לקביעת תוחלת החיים המקסימלית. החוקרים מצאו הוכחות לתיאוריה לפיה נזקים ב-DNA הם הגורמים העיקריים להזדקנות, ולפיכך הם גם הגורמים הקובעים העיקריים את תוחלת החיים המקסימלית. תאוריה זו מבוססת, בין השאר, על ראיות בבני אדם ובעכברים לכך שחסרים תורשתיים בגנים של תיקון DNA גורמים לרוב להזדקנות מואצת. קיימות גם עדויות משמעותיות לכך שנזקים ב-DNA מצטברים עם הגיל ברקמות היונקים, כגון, במוח, השרירים, הכבד והכליות (נסקרו על ידי ברנשטיין וחבריו. אחת הטענות של התיאוריה (שנזק ב-DNA הוא הגורם העיקרי להזדקנות) היא שבקרב מינים עם תוחלת חיים מקסימלית, היכולת לתקן נזקי DNA צריכה להיות בקורלציה עם תוחלת החיים. הבדיקה הניסיונית הראשונה של רעיון זה נבדקה על ידי הארט וסטלו אשר מדדו את היכולת של תאים משבעה מיני יונקים שונים לבצע תיקון DNA. הם מצאו כי יכולת תיקון כריתת נוקלאוטידים גדלה באופן שיטתי עם אריכות החיים של המינים. מתאם זה היה בולט לאורך סדרה של 11 ניסויים נוספים במעבדות שונות במשך שנים רצופות, על הקשר בין תיקון כריתת נוקלאוטידים ותוחלת חיים במיני יונקים (נסקרו על ידי ברנשטיין וברנשטיין). באופן כללי, הממצאים של מחקרים אלה הצביעו על מתאם טוב בין יכולת תיקון כריתת נוקלאוטידים ואורך חיים. הקשר בין יכולת תיקון כריתת נוקלאוטידים ואריכות ימים מתחזק על ידי העדויות לכך שפגמים בחלבוני תיקון כריתת נוקלאוטידים בבני אדם ומכרסמים גורמים למאפיינים של הזדקנות מוקדמת, כפי שסקר דידריך.

 נתוני מחקר 

 A comparison of the heart mitochondria in rats (7-year maximum life span) and pigeons (35-year maximum life span) showed that pigeon mitochondria leak fewer free-radicals than rat mitochondria, despite the fact that both animals have similar metabolic rate and cardiac output
 For mammals there is a direct relationship between mitochondrial membrane fatty acid saturation and maximum life span
 Studies of the liver lipids of mammals and a bird (pigeon) show an inverse relationship between maximum life span and number of double bonds
 Selected species of birds and mammals show an inverse relationship between telomere rate of change (shortening) and maximum life span
 Maximum life span correlates negatively with antioxidant enzyme levels and free-radicals production and positively with rate of DNA repair
 Female mammals express more Mn−SOD and glutathione peroxidase antioxidant enzymes than males. This has been hypothesized as the reason they live longer However, mice entirely lacking in glutathione peroxidase 1 do not show a reduction in lifespan.
 The maximum life span of transgenic mice has been extended about 20% by overexpression of human catalase targeted to mitochondria
 A comparison of 7 non-primate mammals (mouse, hamster, rat, guinea-pig, rabbit, pig and cow) showed that the rate of mitochondrial superoxide and hydrogen peroxide production in heart and kidney were inversely correlated with maximum life span
 A study of 8 non-primate mammals showed an inverse correlation between maximum life span and oxidative damage to mtDNA (mitochondrial DNA) in heart & brain
 A study of several species of mammals and a bird (pigeon) indicated a linear relationship between oxidative damage to protein and maximum life span
 There is a direct correlation between DNA repair and maximum life span for mammalian species
 Drosophila (fruit-flies) bred for 15 generations by only using eggs that were laid toward the end of reproductive life achieved maximum life spans 30% greater than that of controls
 Overexpression of the enzyme which synthesizes glutathione in long-lived transgenic Drosophila (fruit-flies) extended maximum lifespan by nearly 50%
 A mutation in the age−1 gene of the nematode worm Caenorhabditis elegans increased mean life span 65% and maximum life span 110%. However, the degree of lifespan extension in relative terms by both the age-1 and daf-2 mutations is strongly dependent on ambient temperature, with ≈10% extension at 16 °C and 65% extension at 27 °C.
 Fat-specific Insulin Receptor KnockOut (FIRKO) mice have reduced fat mass, normal calorie intake and an increased maximum life span of 18%.
 The capacity of mammalian species to detoxify the carcinogenic chemical benzo(a)pyrene to a water-soluble form also correlates well with maximum life span.
 Short-term induction of oxidative stress due to calorie restriction increases life span in Caenorhabditis elegans by promoting stress defense, specifically by inducing an enzyme called catalase. As shown by Michael Ristow and co-workers nutritive antioxidants completely abolish this extension of life span by inhibiting a process called mitohormesis.

 ראו גם 
 גיל
 תחלואה
 תמותה
 אריכות ימים
 הזדקנות

 קישורים חיצוניים 

 מסד נתונים של Anage
 אתר מידע בנושא הביולוגיה של ההזדקנות
 פרס נובל בנושא מנגנונים לתיקון ה-DNA
 מנגנוני הזדקנות
 מחשבון אורך חיים




 הערות שוליים 

*
קטגוריה:זקנה
קטגוריה:מעגל החיים
קטגוריה:חיי נצח
קטגוריה:גרונטולוגיה
קטגוריה:דמוגרפיה