Nedenfor kan du finde en introvideo om, hvad du kommer til at møde i dette afsnit. Inden du dykker ned i casen, er det en fordel at have styr på hvordan cellen er opbygget og på begreberne arvemateriale, kromosomer, gener og DNA. Hvis det er første gang du støder på disse begreber, eller bare har brug for at få frisket dem op, så tjek afsnittet Hvad gemmer sig i mine gener? eller Biostribens video om DNA, kromosomer & gener og cellens opbygning ud.
Evolutionen har kun forberedt os mennesker på at blive omkring 45 år. Dette kalder man for den essentielle levetid. Den essentielle levetid er de timer, dage eller år, som en organisme skal bruge for at opfylde det ’biologiske formål’ med at leve. Det ’biologiske formål’ for alle levende organismer er at føre sine gener videre. Det vil sige, at hvis vi kigger på vores liv som mennesker med biologiens briller på, så skal vi bruge omkring 45 år på at få børn og sikre os, at de kan overleve selv. Vi skal altså bruge 45 år på at føre vores gener sikkert videre. Når vi har fået de børn, vi skal have, og de er store nok til at klare sig selv, så har vi, biologisk set, ikke nogen grund til at leve længere. Det ’biologiske formål’ er det samme for alle levende organismer, men hvor lang tid hver organisme bruger på at fuldføre dette formål, er forskelligt, som du kan se på Figur 1. Hvor vi mennesker bruger 45 år, så bruger bananfluen kun 40 dage, imens elefantens essentielle levetid er på hele 60 år.
Hint: Prøv at foretag en søgning på nettet, hvor du inkluderer ord som ’essentiel levetid’, ’lang’ og/eller ’kort’. Du kan også prøve at gætte på et dyr og finde ud af dets essentielle levetid ved at lave en søgning.
Figur 1. Den essentielle levetid er den tid, som en organisme skal bruge, for at føre sine gener videre. Den essentielle levetid er forskellig fra organisme til organisme.
Det korte svar på dette spørgsmål er: Vi er blevet bedre til at overleve. De seneste 200 år er vi blevet bedre til at undgå sult og tørst. Vi har også lært, hvor vigtigt det er at vaske hænder og holde en god hygiejne for at holde farlige mikroorganismer fra at gøre os syge. Og så har vi lært at kurere enormt mange sygdomme. Hvis du bliver født i Danmark i dag, så kan du forvente at blive omkring 80 år gammel. Hvorimod blev du født for bare 150 år siden, kunne du kun forvente at blive det halve.
Den forventede levealder er det antal år, som en nyfødt baby forventes at leve. Som Figur 2 viser, så ændrer den forventede levealder sig år for år og har været stigende de sidste 150 år. Den forventede levealder varierer fra land til land, og fra verdensdel til verdensdel. Derudover varierer den også, alt efter køn, hvilken bopæl eller hvilket job man kigger på. Hvis du fødes som hankøn i Danmark i dag, så kan du forvente at leve i omkring 79,5 år. Hvorimod hvis du fødes som hunkøn i Danmark i dag, så kan du forvente at leve i omkring 83,6 år.
Figur 2. Figuren viser den forventede levealder fra 1850 til 2019 for Verden, Europa og Danmark.
Tag og snak med din sidemakker om:
Hint: Har måden vi bor på ændret sig? Har vores måde at arbejde på ændret sig? Hvilke opfindelser har haft stor betydning for den måde vi lever?
At vi er blevet bedre til at overleve, har haft en enorm betydning for antallet af mennesker på jorden. Faktisk er verdens befolkning blevet næsten 8 gange så stor på bare 200 år. Udviklingen i antal mennesker på jorden fra 1803 til 2021 ser du på Figur 3. Kig på figuren, og forestil dig en verden, hvor alle lever for evigt – grafen ville jo eksplodere. Du har nok hørt nogle snakke om, hvordan det allerede nu er svært at skaffe mad til hele verden. Så kan du nok forestille dig omfanget af det dilemma, vi ville stå i, hvis vi levede for evigt. Har du lyst til at udforske, hvordan bioteknologi kan skabe mere bæredygtige fødevarer, så man i fremtiden kan undgå sult? Så tjek Fremtidens Fødevarer. Tanken om det evige liv lyder måske godt, men tager vi evolutionsbrillerne på, ville det ikke være supersmart.
Figur 3. Grafen viser udviklingen i antallet af mennesker fra 1803 til 2021. Verdensbefolkningen er altså gået fra at være 1 milliarder i 1803 til at være næsten 8 milliarder i dag.
Hint: Kender du nogle lande, hvor det stigende antal mennesker skaber pladsmangel? At vi skal producere mere mad, hvilken konsekvens tror du, det kan have for naturen?
Figur 4. ’Golden Rice’ eller gyldne ris er blevet skabt ved at indsætte påskeliljens gen som koder for betakaroten i ris’ DNA. Dette bioteknologiske værktøj hedder gensplejsning.
Det korte svar er: Nej! Overbefolkning af mennesker og dyr har nemlig aldrig været et problem på jorden. Det faktum får dig måske til at undre dig over den stejle kurve fra Figur 3. Det tyder jo på, at det er lige netop det, vi mennesker har gang i. Hvis du i stedet kigger på den vilde natur uden for dit vindue, så ser du, hvordan naturen er enormt effektiv til at skaffe sig af med dyr. De fleste vilde dyr bliver:
Vi mennesker er bare blevet bedre til at undgå at dø af disse årsager gennem de sidste 200 år. Det betyder altså, at naturen ikke har haft behov for at lave en genetisk kode, som gør, at vi mennesker og dyr dør. Det har naturen klaret helt selv.
Vi har altså ingen kode, der siger, at nu skal vi blive rynkede som rosiner og krumme ryg som en boomerang. Det giver anledning til at spørge sig selv: Hvorfor ældes jeg så? Det er der et ganske enkelt svar på: Du ældes nemlig, når du lever. Som der blev nævnt i introduktionsvideoen, så kan du sammenligne dig selv med en racerbil, som har en garanti på 5 år. Når den er ny, kører den som smurt på skinner, men når den har kørt i godt og vel 5 år, så begynder maskineriet at forfalde. Det samme sker for din krop. Den bliver slidt, når du lever. Man kan sige, at din garanti er på 45 år, hvilket er den essentielle levetid. Når du bliver 45 år, så vil du nok kunne se tydelige tegn på aldring, som fx den rynkede hud, den krumme ryg, et svagere helbred og ekstra mange hår i ører og næse.
Har du brug for en pause fra læsningen, så tag fat i din lærer og dine klassekammerater og leg ”Tag og lyt og fortæl historien videre”:
4.2 Tag og lyt og fortæl historien videre (pdf)
Der sker mange ting i kroppen hele tiden. Kroppen ændrer sig, får nye former og bliver mere og mere slidt med tiden. Lidt ligesom en historie der går fra mund til mund. Historien ændrer sig og mister nogle af sine detaljer. Og ligesom racerbilen der forfalder. For at vi kan leve, er det nødvendigt, at vores krop hele tiden laver nye celler og fjerner og reparerer ødelagte celler. Din krop laver nye celler under mitosen, hvor en celle deler sig til to. Du kan se denne proces på Figur 5. Inden en celle kan dele sig i to, skal den lave en kopi af alt dit arvemateriale. På den måde sikrer cellen sig, at hver af de nye såkaldte datterceller har præcist det samme arvemateriale. Dette lyder jo mega smart, men det er faktisk her, at din krop med tiden bliver mere rusten. Så lad os i det følgende tage et kig på, hvad der sker, når din celle skal kopiere hver af sine 46 kromosomer inden celledelingen (mitosen).
Figur 5. Mitosen er når én celle deler sig til to. I denne proces skaber cellen et identisk sæt kromosomer, som den fordeler til hver ny dattercelle. På den måde skabes to celler med identisk arvemateriale.
Vil du vide mere om, hvordan en celle deler sig, så tag et kig på Biostribens video om mitosen.
Forestil dig en af dine kromosomer som en lang togskinnestrækning, hvor baserne er bjælkerne, som forbinder togskinnerne, se Figur 6. For at lave en identisk kopi af din togskinnestrækning, så skal togskinnestrækningen kopieres fra den ene ende til den anden ende. Problemet er, at kopimaskinen sidder midt på togvognen. Derfor vil kopimaskinen altså ikke kunne kopiere alle bjælkerne, hver gang den kopierer fra den ene ende til den anden, som du kan se på Figur 5. Kopierne af togskinnestrækningen bliver altså nogle bjælker kortere, for hver gang der bliver kopieret. Det svarer altså til, at nogle af de yderste baser vil mangle, for hver gang dit kromosom bliver kopieret. På den måde bliver kromosomerne kortere og kortere. Derfor er det heldigt, at vores kromosomer er udstyret med en meget lang sikkerhedsstrækning i enderne. Denne kaldes for en telomer. Telomerer koder ikke for noget specielt, men er en lang volapyk-strækning. Telomerer sikrer sig, at alle dine vigtige gener bliver kopieret – men den er altså ikke uendelig lang. Når der så ikke er mere telomer tilbage i enden af kromosomerne, så kan det have konsekvenser for funktionen af cellen. Disse konsekvenser skal vi se nærmere på i det følgende.
Figur 6. Når en celle deler sig under mitosen, så skal hele cellens arvemateriale kopieres, så hver dattercelle får en kopi. Hver gang en celle deler sig, vil en stump af enderne på kromosomerne gå tabt. Dette skyldes, at kopieringsapparatet ikke kan få enderne med.
Selvom vi ikke har en uendelig lang strækning telomerer, så har vores celler faktisk en måde, hvorpå de kan forlænge deres togskinnestrækning. I vores cellers arvemateriale findes der nemlig et gen, som koder for et protein, der gør vores telomerer længere. Dette protein kaldes telomerase og sætter nye basepar på kromosomenderne. På den måde kan telomerasen forlænge cellens levetid. Specielt stamceller og kønsceller benytter sig meget af telomerase, da disse celler skal dele sig enormt mange gange. Vores kropsceller har genet, der koder for telomerase, men bruger det ikke nær så meget. Hvis en kropscelle begynder at producere ekstra meget telomerase, er det ofte et tegn på, at cellen har udviklet sig til en kræftcelle.
Når vores telomerer, altså sikkerhedsstrækningen på vores kromosomer, er opbrugt i vores celler, så skader det vores kromosomer. Ødelæggelserne kan føre til, at dine kromosomer ændrer sig. Der kan forekomme det, som man kalder for mutationer. Mutationer er ændringer i en celles arvemateriale. Mutationer kan være ændringer i bjælkerne på togskinnestrækningen, så baseparret A-T bliver erstattet af C-G. Det kan også være tilføjede eller slettede basepar. Disse ændringer kaldes samlet for genmutationer, som du kan se på Figur 7.
Andre mutationer kan være kromosommutationer, hvor dine kromosomer bliver sat sammen på nye måder. Hvis en celle ender op med ændrede kromosomer, så kan det have ret uheldige konsekvenser for cellen. Kromosomerne kan være gået så meget i stykker, at din celle dræber sig selv (hvilket kaldes apoptose). Kromosomerne kan have ændret sig i en grad, så cellen lever videre, men at den ikke kan lave sit arbejde og dele sig til nye celler. Disse celler kalder man også for zombieceller. Zombieceller lever videre uden at gavne kroppen. En tredje konsekvens er, at der sker en ændring i kromosomet, så cellen deler sig ukontrolleret. Sådan en celle kalder man for en kræftcelle. Du kan se de tre udfald, som mutationer kan føre til på Figur 8.
Figur 8. Når der ikke er mere telomer tilbage på kromosomenderne, vil der forekomme ødelæggelser på arvematerialet i form af mutationer. Dette kan føre til, at cellen dør, at cellen udvikler sig til kræft, eller at cellen mister sin funktion, men lever videre som en zombiecelle.
Figur 7. Genmutationer er ændringer i basepar. En genmutation kan være basepar der bliver erstattet, fjernet eller tilføjet.
Lad os lige opsummere hvad der sker med vores kromosomer, når vi bliver ældre. Når tiden går og kromosomerne bliver kortere og kortere, så fører det til at:
Det lyder måske som ret slemme konsekvenser. Men bare rolig, selvom vores celler dør, så bliver de hele tiden fjernet og erstattet af nye. De døde celler fjernes af kroppen. Det er lidt en anden sag, når det kommer til zombiecellerne. Selvom zombiecellerne ikke gør noget godt for cellen, så er de stadig i live og fjernes ikke i samme grad. Zombiecellerne ligger altså og tager plads fra raske celler og kan udsende ”forkerte” signaler til hjernen. Det er værst, hvis en celle udvikler sig til en kræftcelle. Kræftcellerne lytter ikke til kroppens signaler, den udsender sine egne ”farlige” signaler og deler sig på livet løs.
Hint: Hvad var det, der skete med cellen, der producerede enorme mængder af telomerase? Er det en god ting, at celler ikke dør?
Er du nået hertil, så find ud af hvor meget du har forstået med kahooten:
https://create.kahoot.it/collection/ade5e454-5c0b-4e71-a41d-a5d7c6276ad7
Her kan du finde forklaringer på, hvorfor svar i Kahooten er rigtige eller forkerte:
Tænk på, at jorden har eksisteret i omtrent 4,54 milliarder år (4.540.000.000 år). Så virker evigt liv pludselig helt ubegribeligt. Lad os lege, at jorden holder for evigt, og at forholdene på jorden forbliver stabile. Vi går ud fra, at der ikke sker enorme temperaturændringer, at luftens sammensætning af molekyler forbliver den samme, og at der er den samme mængde vand til stede. Vi leger altså, at tingene ser ud som lige nu og her for evigt. Tro det eller lad være, hvis dette er forholdende på jorden i uendelig tid, så er der faktisk organismer, som kan leve for evigt! Noget så simpelt som en jordbærplante kan leve for evigt. Den er så smart at sende løbere fra dens rødder igennem jorden, som vokser op som datterplanter nye steder. Disse løbere bliver skabt ved, at plantens celler deler sig ved mitose. Løberne bliver derved kloner af moderplanten, da de har det præcist samme arvemateriale. Man kalder denne måde at skabe nyt afkom på for ukønnet formering. Vi mennesker skaber afkom ved kønnet formering, hvor arvemateriale fra to individer blandes. Du kan se forskellen på kønnet og ukønnet formering på Figur 9.
Figur 9. Mennesker skaber nyt afkom ved kønnet formering. I kvinden og manden skabes der kønsceller ved meiose. Kønscellerne har hver ét sæt kromosomer, som bliver til en celle med to sæt kromosomer under befrugtning. Derefter deler cellen med 46 kromosomer sig ved mitose enormt mange gange, indtil der er skabt et foster. Jordbærplanter kan skabe nyt afkom ved både kønnet og ukønnet formering. Ved ukønnet formering deler jordbærplantens celler sig ved mitose og sender en løber afsted. Denne løber vokser op som en klon af den oprindelige jordbærplante.
Udover at jordbærplanten kan formere sig ved ukønnet formering, så formerer den sig også ved kønnet formering. Dette er helt normalt i planteverdenen. Hvis du retter dit blik mod dyreverdenen, så finder du faktisk også dyr, der formerer sig på begge måder. Lige ude foran dit vindue lever bladlusen, der har denne seje evne. Som du ser på Figur 10, så formerer bladlusen sig ukønnet om sommeren, hvor der er rigeligt føde. Her laver den en masse kloner af sig selv. Når efteråret nærmer sig og føden er knap, så lægger bladlusen æg, der bliver til hanner og hunner. Disse hanner og hunner laver kønnet formering, og hunnen lægger æg. Når forårssolen vender tilbage, klækkes æggene. Der er nu skabt nye bladlus med varierende arvemateriale.
Figur 10. Bladlusen formerer sig både kønnet og ukønnet. 1) Når der er rigeligt mad, formerer bladlusen sig ukønnet og skaber utallige kloner. 2) Når maden er knap, lægger bladlusen æg, som bliver til hanner og hunner. 3) Hannerne og hunnerne parrer sig med hinanden ved kønnet formering og lægger æg. 4) Æggene overvintrer og bliver til nye bladlus med varierende arvemateriale, når foråret kommer igen.
Tag fat i din sidemakker og tal om:
Hint: Prøv at tænk på, at enæggede tvillinger har præcis det samme arvemateriale. Synes du, de er den samme person?
Et fjerde eksempel på en sej organisme, der kan leve for evigt, er den lille vandmand, Turritopsis, som du kan se på Figur 11. Turritopsis har nemlig også knækket koden til det evige liv og endda det evigt unge liv. I det næste afsnit skal du møde Nicklas, der har skrevet en bog om vandmanden Turritopsis. Nicklas vil fortælle dig om den lille vandmands opskrift på det evige liv.
Figur 11. Vandmanden Turritopsis, som er på størrelse med din lillefingernegl, har knækket koden til det evigt unge liv.
Tag ud og find din egen udødelige plante med aktiviteten ”De udødelige planter”:
Find dine hørertelefoner frem og tryk ’play’ eller følg med i Nicklas Brendborgs fortælling om den seje vandmand Turritopsis i videoen på smartboardet.
Som du kan høre, er vandmanden Turritopsis altså en ret sej organisme. Den er kun på størrelse med din lillefingernegl, men overlever alligevel sult, stress og temperaturændringer.
Turritopsis opskrift på det evige liv er altså at ældes baglæns. Den kan simpelthen, ligegyldigt hvor gammel den er, udvikle sig tilbage til det allertidligste livsstadie, der kaldes polypstadiet. Hvis du kunne stjæle Turritopsis opskrift, ville du kunne udvikle dig tilbage til dengang du var et foster. Ingrediensen i Turritopsis opskrift er simpelthen, at den tager færdigudviklede celler (fuldt differentierede celler) og laver dem om til simplere celler. Den forlænger endda de simple cellers telomerer, så de kan dele sig igen og igen. På den måde kan Turritopsis starte sit liv forfra igen og igen. Så i Turritopsis drømmeverden uden store temperaturændringer og fjender, lever den for evigt.
Forestil dig, at du nu har stjålet Turritopsis opskrift, og at den virker. Så tag en af dine muskelceller. Med Turritopsis opskrift kan du lave muskelcellen om til din simpleste celle, som kaldes en stamcelle. Stamceller er så smarte at kunne dele sig uendeligt mange gange, fordi de producerer telomerase, som hele tiden forlænger deres telomerer. Dine stamceller er også utroligt vigtige, fordi de kan udvikle sig til dine specialiserede celler som for eksempel muskelceller eller nerveceller, som du kan se på Figur 12. Med Turritopsis opskrift ville du altså kunne udvikle dine celler tilbage til stamceller, som så igen ville kunne udvikle sig til specialiserede celler. Det betyder, at når du synes din ryg krummer for meget og din hud ligner skrællen på en rosin, så vil du kunne få dine celler til at udvikle sig tilbage og få den rette ryg og glatte hud tilbage.
Figur 12. Stamceller er ikke-specialiserede celler, der kan udvikle sig til specialiserede celler, som bl.a. knogleceller og kønsceller. Der findes tre forskellige typer stamceller.
Vi har altså nu samlet forskellige ingredienser fra de seje udødelige organismer til opskriften på det evige liv. Du har nok ikke glemt Henrietta Lacks, den udødelige kvinde, som blev nævnt i introduktionsvideoen. Bare rolig – i det følgende afsnit tager vi tilbage til 1920 for at lære Henrietta og hendes opskrift på det evige liv at kende.
Inden du undersøger, hvordan det kan være, at en død person kan leve videre efter sin død, så skal du lige møde den legendariske Henrietta Lacks:
Forestil dig, at du stiger ind i en tidsmaskine og trykker på årstallet 1920. Du trykker på placeringen Virginia, som er en stat i USA. Du træder ud i den hede luft en sensommerdag i august. Her bliver Henrietta født. Du træder ind på en tobaksfarm, og ser hvordan Henrietta sammen med sine søskende, fætre og kusiner arbejder i marken, indtil de er smurt ind i nikotin fra top til tå. Du ser hvordan, de slutter dagen af med et dyp i søen bag gården og et bål for at holde myggene væk. Da Henrietta bliver 14 år gammel, ser du hende føde sit første barn, som hun får med fætteren David. Henrietta og David får fem børn sammen. Du ser Henrietta som 20-årig i præstens hus, hvor hun gifter sig med David. Kort tid efter flytter de 450 kilometer væk, for at David kan arbejde i en kæmpe stålplantage. Det er da Henrietta er 31 år, at du ser tragedien ske. Nogle vil måske kalde det et videnskabeligt mirakel. Du står på hospitalet, Johns Hopkins, som på dette tidspunkt er det eneste hospital, der behandler sorte patienter. Du ser hvordan lægerne finder en kræfttumor i Henriettas livmoder. Denne kræfttumor bliver slutningen på Henriettas liv, men starten på hendes cellers evige liv i laboratorier verden over. På Figur 13 ser du højdepunkterne i Henrietta Lacks liv.
Figur 13. Tidslinje over Henrietta Lacks liv.
For at finde svaret på dette spørgsmål skal du spole tilbage i teksten. Spol tilbage til kromosomerne, der blev kortere og kortere med tiden. Her stiftede du første gang bekendtskab med kræftceller. Så inden du får forklaringen på mysteriet om Henriettas celler, så prøv at snak med din sidemakker om:
Hvis du vil blive klogere på, hvordan kræftceller opfører sig og opstår, så tjek artiklen om Biologiske mekanismer i kræft. Artiklen er tilegnet gymnasiet, så spørg din lærer, hvis du får brug for hjælp til at forstå teksten.
En kræftcelle er altså en celle, hvis arvemateriale er gået i stykker, så cellen begynder at dele sig ukontrolleret. Kræftceller kan ofte dele sig flere gange end normale celler og deler sig ustyrligt. Det var lige præcis en kræftcelle, som lægerne fjernede fra Henriettas livmoder i 1951. En celle i Henriettas livmoder havde altså fået mutationer på arvematerialet, som gjorde, at den kunne dele sig ustyrligt. Cellen var simpelthen blevet til en superoverlever. Det vilde ved lige præcis Henriettas kræftceller var, at de var mere overlevelsesdygtige end nogensinde set før. Det var aldrig lykkedes forskere at få menneskeceller til at gro i laboratoriet over længere tid. Den dag i dag lever Henriettas celler stadig videre i laboratorier verden over. Henriettas celler er bl.a. blevet brugt til at opfinde polio vaccinen og er blevet brugt til udvikling af kræftbehandlinger. Henriettas celler har fået navnet HeLa-celler.
Tag lige at snak med din sidemakker om:
Hint: Hvordan tror du det ville påvirke dig, hvis din krop bestod udelukkende af kræftceller?
Her til sidst får du mulige svar på de spørgsmål, som du har mødt igennem teksten:
