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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Stoffwechsel beeinflusst die Lebensdauer |
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| | | Bekannt ist seit längerem der Zusammenhang zwischen Körpermasse, Temperatur und Stoffwechsel. Jetzt haben Forscher die bestehenden Kenntnisse zu einem Modell kombiniert. Dieses zeigt, dass die Beziehung zwischen Größe und Stoffwechsel für alle Organismen gleich ist - und verdeutlicht auch den Einfluss des Stoffwechsels auf die Lebensspanne. |
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Mit einem bisher schon bekannten Regelsystem beschreiben und vergleichen James F. Gillooly von der University of New Mexico und seine Kollegen die Stoffwechselraten einer Reihe von Organismen, von Bakterien bis zum Menschen.
Der Metabolismus steigt nicht nur mit zunehmender Körpermasse, sondern auch mit wachsender Temperatur, erklären die Forscher in der aktuellen Ausgabe von "Science", und beeinflusst damit auch die Lebensspanne.
Denn die Geschwindigkeit, mit der ein Organismus Nahrung umsetzt - und damit Energie gewinnt -, bestimmt nicht nur seine Aktivität, sondern auch seine Lebensspanne.
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Was ist Stoffwechsel?
Stoffwechsel ist die Gesamtheit der chemischen Umwandlungen im Organismus, der als offenes System mit seiner Umgebung in Materie- und Energieaustausch steht. Er erfolgt stets unter Mitwirkung von Enzymen(Proteinen) über eine Kette von Zwischenprodukten. Viele Reaktionen sind umkehrbar; es können also die gleichen Substanzen bei Bedarf wiedergewonnen werden. |
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 Mehr zu Zellatmung und Stoffwechsel |
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Stoffwechsel-Parameter und ihre Verknüpfungen |
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Die Wissenschaftler hatten die Idee, die Parameter Körpergröße und Temperatur direkt miteinander zu verbinden. Zu diesem Zweck analysierten sie die Stoffwechselraten von 250 Organismen.
Dabei konzentrierten sie sich auf die Abhängigkeit der Stoffwechselrate von der Körpergröße in einem Temperaturbereich von 0 bis 40 Grad Celsius.
Daraus entwickelten sie ihr mathematisches Modell zur Beschreibung der wichtigen Stoffwechsel-Parameter und ihrer Verbindung zu einander.
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Stoffwechsel-Regel als Ansatzpunkt |
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Für biochemische Reaktionen gilt der Konnex von Temperatur und Stoffwechselrate schon länger. Physiologen kennen den Zusammenhang als Q10- oder RGT-Regel: Steigt die Temperatur um zehn Grad an, dann verdoppelt bis verdreifacht sich die Intensität der meisten Stoffwechselprozesse.
Daher haben gleichwarme Tiere wie Säuger bei kalter Umgebung gegenüber wechselwarmen Organismen (z.B. Spinnen) einen Vorteil, denn sie können einen hohen Stoffwechsel durch Konstanthaltung der Temperatur, und damit eine hohe Aktivität, aufrechterhalten.
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Stoffwechselprozesse
Die Stoffwechselprozesse verlaufen in allen Zellen in räumlich getrennten Zellorganellen: in den Mitochondrien der Zitronensäurezyklus und die Atmungskette, die Eiweißsynthese an den Ribosomen, der Zuckeraufbau und -abbau im Zytoplasma. Bei der Steuerung der Stoffwechselvorgänge unterscheidet man nach der Art der Informationsübertragung die 1. nervöse Stoffwechselsteuerung, die 2. hormonelle Stoffwechselsteuerung, die 3. Stoffwechselsteuerung durch Regulation der Enzymsynthese, der Enzymaktivität und des Enzymabbaus und die 4. Stoffwechselsteuerung durch differenzielle Aktivierung und Deaktivierung von Genen. |
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Gleiche Wachstumsraten |
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Die spezifischen Stoffwechsel-Umsätze von Säugetieren liegen zwar um das 20-fache höher als bei Bakterien, die resultierenden Wachstumsraten liegen jedoch bei allen Organismen ungefähr in der gleichen Größenordnung.
Daraus lässt sich laut den Biologen ableiten, dass die Stoffwechselraten aller Organismen auf die Reaktionsenergien der biochemischen Prozesse zurückzuführen sind. Das verdeutlicht für Organismen von Bakterien bis zu Säugern eine ähnliche Beziehung ihres Stoffwechsel zur Größe.
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Konsequenzen für die Zeitdauer |
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Die Ergebnisse der Biologen haben aber auch Konsequenzen für die Zeitspanne vieler biologischer Abläufe. Das bedeutet, dass hohe Stoffwechselraten diese biologischen Prozesse verkürzen.
Genau das prognostiziert das Modell der Forscher: Die auf die Körpermasse bezogene spezifische Lebensdauer steigt linear mit dem Kehrwert der Temperatur, d.h. je langsamer die Stoffwechselprozesse, desto länger die Lebensdauer.
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01.01.2010 |
