Bioniczna regeneracja - ebook

PRZEDMOWA – NARODZINY NOWEJ DYSCYPLINY

Jak można zapobiec temu, że biologia, w tym zoologia i botanika, prędzej czy później stanie się egzotyczną dyscypliną dla studentów, chętnie studiowaną, lecz dającą stosunkowo skromne perspektywy zatrudnienia?

Pytanie to postawiliśmy sobie – ja oraz profesor dr Werner Nachtigall, podówczas kierownik fakultetu zoologii na Uniwersytecie Kraju Saary – podczas spontanicznego spotkania, do którego doszło latem 1990 roku. Wspomniałem wtedy o bionice, kierunku, który rozkwitał już w ówczesnej Niemieckiej Republice Demokratycznej pod wpływem znakomitych badań rosyjskich. Obaj wierzyliśmy, że to właśnie bionika stanowi odpowiedni wybór na przyszłość dla naszych studentów.

W 1993 roku spotkaliśmy się z miarodajnymi przedstawicielami Stowarzyszenia Inżynierów Niemieckich (VDI) i ustaliliśmy wspólnie, jak należy definiować bionikę. Grupa robocza Nachtigalla była nastawiona mocno mechanistyczne, w kierunku na przykład badania mechaniki lotu ptaków i owadów. Mój zespół zajmował się wpływem parametrów środowiskowych, pól elektrycznych i magnetycznych, światła, a także całkiem ogólnie zdrowymi funkcjami ludzkiego organizmu, zarówno psychicznymi, jak i fizycznymi. Uzgodniliśmy więc następującą krótką definicję.

Bionika to dyscyplina naukowa, która zajmuje się przetwarzaniem i zastosowaniem zasad konstrukcji, zachowania i rozwoju układów biologicznych¹.

Definicja ta została później uzupełniona.

Obejmuje to także aspekty współdziałania ożywionych i nieożywionych części oraz układów, jak również naukowo-techniczne zastosowanie kryteriów organizacyjnych. Uprawianie bioniki oznacza poznawanie zasad konstrukcji, postępowania i rozwoju przyrody w celu pozytywnego powiązania człowieka, środowiska naturalnego oraz techniki.

Później jeszcze kilkakrotnie próbowano określić, czym jest bionika. Wspólne dla wszystkich wyjaśnień jest to, że chodzi o wykorzystanie w innowacyjnych procesach bionicznych wiedzy uzyskanej na podstawie obserwacji i badań przyrody ożywionej.

Już w 1990 roku grupa robocza profesora Nachtigalla założyła wraz ze mną Stowarzyszenie Biologii Technicznej i Bioniki (GTBB), do którego z biegiem czasu wstąpili przedstawiciele takich wielkich niemieckich firm, jak BASF, Mercedes, BMW, Schott, Bosch i wielu innych. Jedną z zalet bioniki jest to, że rozwiązanie problemu już istnieje w naturze, więc podstawowa wykonalność innowacji nie musi już być udowadniana. Zatem można się całkowicie skupić na odkrywaniu i wdrażaniu podstawowych zasad. Bionika wychodzi z założenia, że struktury i procesy w przyrodzie zostały zoptymalizowane w ciągu milionów lat².

Obejmuje to zarówno mechanizmy starzenia się i chorowania, jak też skuteczne środki przeciwko nim. Wzmożone starzenie się oznacza zwiększoną podatność na choroby. A zapobieganie chorobom to jednocześnie zapobieganie przyspieszonemu starzeniu się. I odwrotnie: przeciwdziałanie starzeniu się jest przeciwdziałaniem chorobom. Natura dokładnie „wie”, jak funkcjonuje powstrzymywanie czynników starzenia się i chorób. Po prostu nie pozwalamy już tym mechanizmom działać – mało tego, czasem nawet sami im szkodzimy.

Dlatego ten szczególny kierunek bioniki nazwałem medycyną bioniczną i powołałem do życia Grupę Badawczą Biomedycyny Technicznej. Inni jednak za medycynę bioniczną uważają raczej techniczno-mechaniczne wdrażanie tego, co zaobserwowano w naturze, na przykład w ramach biomechatroniki i robotyki w celu opracowywania implantów jako swego rodzaju części zamiennych do ludzkiego ciała.

Ja natomiast postrzegam swoje podejście jako dział medycyny bionicznej. Łączy ono zorientowane na użytkownika nauki przyrodnicze z takimi specjalistycznymi dyscyplinami, jak fizjologia, dietetyka i biotechnologia, tworząc bionikę molekularną. Nie chodzi tu jednak o to, by opracować określony produkt, na przykład syntetyczną nić pajęczą, lecz o zrozumienie tego niepowtarzalnego dobra, jakim jest zdrowie, i ponowne zastosowanie wobec niego częściowo już zapomnianych mechanizmów ewolucyjnych.

Medycyna bioniczna, jaką reprezentuję, oznacza optymalizację zdrowia. Jest to coś, co natura najlepiej opanowała i co możemy u niej podpatrzyć. O to właśnie chodzi w tej książce.

Ja, Florian Warnke, już od dawna interesuję się psychicznym i fizycznym oddziaływaniem natury, wpływem jej kolorów, zapachów i rytmów, a moją wiedzę wniosłem w oddzielnym rozdziale „Nieświadome siły natury”. To, co tam zebrałem, otwiera nam oczy na powiązania, których nie poznaliśmy w inny sposób. Współzależności te wprowadziła mądrość przyrody. Kierują one nami w sposób dla nas niezauważony. Jeśli rozpoznamy ich zalety i świadomie z nich skorzystamy, nasze życie potoczy się po bezpiecznym torze i będziemy mogli dłużej żyć szczęśliwie. Jednocześnie stanie się jasne, w jak nieprawidłowy sposób byliśmy sterowani nie tylko przez społeczeństwo i politykę, lecz przede wszystkim przez nasze własne nawyki. Zaprezentowana tu wiedza ma podstawowe znaczenie dla tej zmiany kursu.

Saarbrücken, styczeń 2007 roku

Ulrich Warnke

Florian WarnkeWSTĘP

Jeanne Calment (urodzona 21 lutego 1875 roku, zmarła 4 sierpnia 1997 roku) dożyła wieku 122 lat i 164 dni. Całe swoje życie spędziła w Arles na południu Francji, pracowała w należącym do rodziny jej męża sklepie z artykułami artystycznymi i dużo czasu spędzała na świeżym powietrzu, uprawiając takie sporty jak tenis, jazda na rowerze, pływanie i jazda na wrotkach. Gdy skończyła osiemdziesiątkę, oddała się nowej dyscyplinie, a mianowicie szermierce. Mniej więcej w tym samym czasie sprzedała swoje małe mieszkanko w zamian za dożywotnią rentę. Wydawało się do przewidzenia, że starsza pani rychło umrze, zwalniając lokal. Nic z tych rzeczy. Jeanne Calment przeżyła o wiele młodszego nabywcę i dopiero w wieku 110 lat przeniosła się do domu starców. Jako 117-latka próbowała rzucić palenie, co się jednak nie powiodło. A nie był to jej jedyny nałóg. Przez całe życie nie stroniła też od portwajnu. W ostatnich latach życia po złamaniu kości była wprawdzie zdana na wózek inwalidzki, lecz aż do śmierci zachowała czujny i żywy umysł.

Skoro komuś udało się dożyć takiego wieku, to czy nie mogłoby tak być z nami wszystkimi? Ogólnie zakłada się, że nasze wyposażenie genetyczne pozwala nam żyć mniej więcej 122 lata. A może znacznie dłużej.

Nie chodzi jednak tylko o to, by stać się tak starym, jak to tylko możliwe. I nie chodzi jedynie o ludzi starszych, dla których jest to może bardzo ważki temat, lecz także o młodych. Starzenie się jako odejście od stanu optymalnego wyposażenia w hormony i białka rozpoczyna się już około dwudziestego roku życia. A sposób postępowania współczesnej młodzieży często to przyspiesza. Kiedy jednak starzenie już się rozpocznie, proces przebiega coraz szybciej. Warto więc pokazać, jak można spowolnić tę degradację wbrew przyrodzonej tendencji przy pomocy zapomnianych i nowo odkrytych zasad natury.

Jesteśmy archaicznymi cywilizowanymi ludźmi. Znaczy to, że wiele funkcji naszego organizmu jeszcze dzisiaj przebiega dokładnie tak jak przed tysiącami lat.

Determinujące wszystko zasady ewolucyjne dla konstrukcji organizmu człowieka są następujące. Ruch (eksploracja) w świetle słonecznym w celu zebrania pożywienia. Przygotowanie i zjedzenie zebranych produktów. Spanie w nocy. A wszystko to w towarzystwie innych ludzi. Ewolucja zapewnia nam długie życie pod warunkiem, że nie zostanie ono przedwcześnie zakończone przez atak bakterii lub wirusów bądź wypadek czy inne gwałtowne zdarzenie.

Natura spełniła wszystkie warunki, aby ludzki organizm mógł się wciąż sam regenerować. Komórki naszego ciała są regularnie wymieniane, przy czym generalny plan ustawicznie dba o to, aby ciało zasadniczo zachowywało swoją formę i kształt. Oczywiście wiemy, że każdy człowiek się starzeje, a w trakcie tego procesu zmienia się także zewnętrznie. W dzieciństwie i młodości zmiana ta oceniana jest pozytywnie i nazywana dojrzewaniem. W przypadku starszych dorosłych mówi się o degeneracji, utracie funkcji poszczególnych narządów czy nawet zgrzybieniu i negatywnie ocenia towarzyszące temu procesy.

Jak zauważamy, że nasi bliźni starzeją się, a my sami oczywiście również? Jakie widoczne i odczuwalne zmiany spostrzegamy:

• stan komórek organizmu i naczyń krwionośnych pogarsza się;

• pamięć słabnie;

• elastyczność płuc zmniejsza się;

• postawa ciała ulega pogorszeniu;

• skóra traci elastyczność, pojawiają się fałdy i zmarszczki;

• ruchliwość zostaje ograniczona;

• koordynacja i zdolność reakcji maleją;

• wzrok i słuch pogarszają się;

• wigor, w tym potencja seksualna słabną.

Te wskaźniki są objawami starzenia się, a nie jego przyczynami. Ważne jest jednak odkrycie przyczyn – także po to, by poprawić jakość naszego życia, gdyż chodzi przecież nie tyle o to, jak długo żyjemy, lecz jak dobrze.

Powinno już stać się teraz jasne, że tak zwane środki anti-aging (zapobiegające starzeniu się) nie są w tej dziedzinie szczytem mądrości, bo też nim być nie mogą, gdyż zawsze leczą tylko objawy, a przesłaniają przyczyny, co na dłuższą metę może mieć ogromnie szkodliwe skutki uboczne.

Nasilone starzenie się oznacza zwiększoną podatność na określone choroby. Z drugiej strony te same choroby sprawiają, że wyraźne szybciej się starzejemy. Zapobieganie im oznacza więc zapobieganie szybkiemu i wymuszonemu starzeniu się. Chodzi przy tym tylko o kilka chorób, które jednak w naszym społeczeństwie są bardzo rozpowszechnione: choroby serca, nowotwory, udar mózgu, alzheimera i cukrzycę. Są to główne przyczyny zgonów, które obok innych czynników, takich jak na przykład brak ćwiczeń fizycznych, przyspieszają tak zwane wtórne starzenie się ludzkiego organizmu.

Określenie starzenie się fizjologiczne, czyli pierwotne, oznacza procesy starzenia się komórek, które przebiegają także przy braku chorób i prowadzą do tego, że gdy mamy już za sobą maksymalną osiągalną długość życia (obecnie są to 122 lata Jeanne Calment), to spokojnie „zasypiamy” lub umieramy „ze starości”.

A czego możemy się nauczyć od stworzeń, które wcale się nie starzeją? Sławny jest przykład nieśmiertelnej meduzy (stułbiopława) Turritopsis dohrnii, która potrafi nawet odwrócić proces starzenia się, a następnie przeżywa proces odmłodzenia. Albo takie golce piaskowe, które nigdy nie dostają raka, a żyją dziesiątki lat dłużej niż wszystkie zbliżone gatunki, choć czasem wytwarzają więcej wolnych rodników niż ich krócej żyjący krewniacy.

Jeśli teraz pomyślimy, że można przenieść doświadczenia z eksperymentów na zwierzętach bezpośrednio na człowieka, to czeka nas problem. Ludzie bowiem mogą reagować w sposób nieprzewidywalnie odmienny niż zwierzęta. A niestety większość doświadczeń dotyczących opóźnionego starzenia się przeprowadzono dotąd jedynie na zwierzętach. Mówi się wówczas o organizmach modelowych. Szczególnie popularne są tu nicienie, muszki owocowe, danie pręgowane, salamandry, golce piaskowe, szczury, myszy i pytony. W przypadku tych modeli stosuje się określone substancje często w ilościach na kilogram masy ciała danego stworzenia, które po przeliczeniu na organizm człowieka stają się nierealnie wysokie. Dopiero wtedy, gdy można mieć absolutną pewność, że nie wydarzy się nic nieprzewidywalnego pod względem medycznym, przychodzi kolej na człowieka jako „zwierzę doświadczalne”.1
PROBLEMATYCZNE TEORIE

Istnieje kilka teorii mających wyjaśnić, dlaczego człowiek się starzeje. Najpopularniejsze z nich zakładają, że starzenie się jest spiralą upadku rozkręcaną przez destrukcyjne procesy i kumulację szkodliwych produktów ubocznych. Najbardziej znane w tym kontekście hasła to utlenianie oraz wolne rodniki i przeciwutleniacze, czyli środki mające nas chronić przed starzeniem się.

PRZECIWUTLENIACZE – PANACEUM PRZECIWKO STARZENIU SIĘ?

W 1956 roku Denham Harman opublikował w czasopiśmie naukowym Journal of Gerontology swoją teorię starzenia się. Pracował on jako chemik dla firmy Shell Oil, po czym przeszedł do Stanford Medical School, a wreszcie został badaczem w Donner Laboratory of Medical Physics na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley. Według jego teorii agresywne wolne rodniki niszczą części składowe komórki, przede wszystkim ich błonę i komórkowe DNA, co nazywa się ogólnie uszkodzeniami oksydacyjnymi. Z biegiem lat ubytki te kumulują się, a to prowadzi do coraz częstszego występowania chorób oraz powolnego, lecz niepowstrzymanego uszkodzenia całego organizmu. Na przykład upośledzone zostają funkcje takich narządów jak wątroba czy płuca, lecz także układ odpornościowy.