すべての生物の生命は制限されている。 多かれ少なかれ老化の段階を経た後、すべての生物は死ぬ。 私たちは皆、この避けられない運命を「生物学的に」普通のこととして受け入れているが、この宿命的な態度は、主に人工物に対する経験に由来するものである。 人工物は使用中に自然に消耗し、やがて壊れて使えなくなる、つまり生物学的な意味で「死ぬ」のである。 しかし、人工物の消耗や機能喪失と、生体の老化や死は、根本的に異なるプロセスである。 人工物は「静的な」閉じたシステムである。 通常、同じ基本素材から構成されているが、時間とともに「古く」なる。 その「老化」は熱力学の法則に従う。 そして、壊れた自動車のように欠陥のある部品を交換することができたとしても、物体全体としては、壊れるまでゆっくりと摩耗していくのである。 生物も同じ法則が成り立つが、老化と死は同じようにどうしようもないものではない。 生物は、物質が絶えず流れる、開かれたダイナミックなシステムである。 古い物質の破壊と新しい物質の形成は、永久に動的な平衡状態にあります。 人間は約7年の間に、自分自身を構成する物質の約90％を交換する。 この継続的な物質の交換は、多かれ少なかれその形と機能を維持しているが、水の分子が常に異なっている泉に匹敵する

したがって、特に生物システムには損傷を修復し、欠陥のある細胞を交換する多くのメカニズムがあるので、老化と死は必然と見なされるべきではありません。 原理的には、生物が修復と更新の能力を保持している限り、老化と死は必要ない。 しかし、自然界では定期的に生物を新しいものに交換する必要があるため、老化と死は生命の基本的な性質である。 突然変異や組み換えによって遺伝子が変化することで、新しい個体は異なる特性を持ち、その特性は生きている間に既存の環境条件への適応性を試される。 不老不死は、この突然変異と適応のシステムを乱すことになる。なぜなら、不老不死は、新しい生命体や改良された生命体を受け入れる余地があるかどうかにかかっているからである。 したがって、死は、変化する環境条件にうまく適応できる新しい種を摩擦なく迅速に発展させるための基本的な前提条件なのである。 これは進化の原理である

したがって、生物の死は、病気、事故、捕食などの生態的要因だけに任せてはおけないのである。 既存の生物と新しい変種との交換を保証するために、死は発生の最初の瞬間から固有の性質である。 寿命と死は明らかにプログラムされている。この仮説は、遺伝的プログラム老化として知られている。 この説は、科学者の間では、しばしば消耗論が用いられるものの、特に議論の余地はない。

プログラム説は、必ずしも老化を身体機能の緩慢な喪失として説明するものではなく、事実、生理的能力の頂点で死ぬ生物は数多く存在する。 たとえば、さまざまな種類の植物が開花直後に死滅し、昆虫、ミミズ、魚など、生殖直後や交尾成功直後に死滅する動物種は数千種にのぼります。 最も劇的な例としては、アルギオペグモのオスがある。オスは交尾後まもなく、プログラムによって心拍が停止して死に、その後メスに食べられてしまうのである。 プログラム説は、長寿の子孫を残すショウジョウバエやネズミの突然変異体（Martin & Loeb, 2004; Trifunovic et al, 2004）や、ウェルナー症候群やその他のプロジェリア（老化促進）などの人間の遺伝子異常によっても、さらに支持されている。 また、アポトーシス（プログラムされ、本質的に解放された細胞の死）は、正常な成長と発達に特徴的で絶対に必要な現象として知られている（Höffeler, 2004; Brenner & Kroemer, 2000）。 これらの例は、すべてではないにしても、多くの生物において死がプログラム的な性格を持っていることを明確に示している。

プログラム論は、すべての生物がその種にとって非常に特徴的な生理的寿命を持つという観察によってさらに支持される（Prinzinger, 1996）。 異なる種の間では寿命に大きなばらつきがあるが、一つの種の中では潜在的な寿命は比較的一定である。 例えば、人間の最大寿命は数千年前からほとんど変化していない。 医療や栄養状態が良くなった結果、高齢になる人が増えているが、多くの人にとっての特徴的な上限は、聖書に書かれている4コア（80）年のままである。 2002年、ドイツの女性の平均寿命は82.0歳（1881年は38.5歳）、男性は75.5歳（1881年は35.6歳、ドイツ統計局、www.destatis.de）であった。 1881年から2002年にかけての平均寿命の劇的な伸びは、潜在寿命の伸びではなく、病気や事故、飢餓、肉食動物への屈服などによる死亡を含む生態学的寿命の伸びによるものである

。 潜在寿命とは、ある集団のメンバーが通常の生態学的条件下で到達可能な平均年齢のことである。 しかし、潜在的寿命や生理的寿命は、これらの原因を除外し、「自然」的要因によって生命が絶たれる前に生物が到達しうる最大年齢を特徴づけるものである。 つまり、生態学的寿命ではなく、生理学的寿命の典型的な限界は、人間の場合、両性の間で遺伝的に固定されている。 このことは、ほとんどすべての文化圏、すべての人種の人間について言えることであり、また、知られている限り、動物についても言えることである。 さらに、以下に示すように、生理的寿命、さらには胚形成期、幼年期、成年期といった人生のさまざまな段階は、すべての生物において体格と強い相関がある（Prinzinger、1990年）

したがって、寿命を決定する根本的な遺伝的原因を探ることが重要である。 明らかな候補は体格であり、体格と機能の間には等尺性、遺伝的な関係がある（Calder, 1984; Peters, 1983）。最もよく知られている関係は、体格が大きいほど寿命が長くなることである（図1A）。 ほとんどの動物において、日または年単位で測定される年代的寿命（A）は、一般式に従って体格（M）と強い相関を示す：

すなわち、ほとんどの動物の身体的または年代的寿命は一貫して体量の4根で変化する。 係数aだけが分類群間で顕著な違いを示すが，指数はほぼ一定である(全体の範囲，0.23-0.27)。 この相関は成体だけでなく、他のライフステージでも有効で、例えば鳥類では胚発生期、個体発生期、成体期の時系列的持続時間が同一の質量相関を示す（Fig.2；Prinzinger、1979, 1990）。 また、他の多くの生物学的時期についても、ほぼ同じ指数が当てはまることがわかった（Fig.3）。 このアロメトリーは生理的寿命の観点から非常に高い意味を持つことは明らかなようだ。

寿命が遺伝的に決まっているとすれば、何らかの方法で時間を測定し加齢プロセスを制御する体内時計の存在を仮定するのは論理的である。 生態学的な影響がなければ、この時計は最終的に決まったプログラムの最後のステップとして死を決定する。 この最後のステップは、異なるプロセスの長い連続から構成されることもある。 時計は、寿命の主要な決定要因であるはずの年齢ではなく、生理的な年齢をモニターすることができなければならない。 加齢現象を制御するものについては多くの説があるが（表1）、いずれもその現象が時計そのものなのか、時計によって制御されている補助的なメカニズムなのかを簡単に判断することはできない。 後者は生物によってかなり異なる可能性があるが、時計自体はすべての生物でかなり似た構造を持っているはずである。

ここで、Sは体重の第4根（M-0.25）により変化する。 寿命とは対照的に、この関係は逆で、生物が大きくなればなるほど代謝率は低くなる。 この相関関係は基本的な生理学的事実であり、何千もの種で検証され、式と同様に、指数は0.23〜0.27の範囲にある。 時間のアロメトリーでわかったように、これは成体だけでなく、鳥類の胎生期や幼生期にも有効である。 寿命の質量相関でも見られたように、係数bには分類群間でわずかな差しかない。

次の問題は、生物がその寿命全体にわたって消費するエネルギーはどの程度かである。 という式を使って、寿命中の総質量比代謝TM（J/g）をAとエネルギー生産Sとの積として計算できる：

ここでTMは体積に依存せず、aとbが各分類群について一定なので身体寿命にかかわらずすべての生物について一定である（Fig.1C). つまり、生理的寿命は1グラムあたりのエネルギー代謝の単位で表され、動物分類群内ではほぼ同じである（Rahn, 1989）。 体内時計が死を開始するまで、生物がほぼ一定量のエネルギーを消費して働くことで、一定の生理的年齢に達するのである。 もちろん、異なるサイズや異なる進化レベルの種間で寿命に大きな違いを見つけることは可能である。

これらの発見は、100以上の種からの広範なデータに基づいて十分に確立されている。 代謝率の場合と同様に、この関係は鳥類だけでなく、人間を含む他の多くの生物にも有効であることが明らかである。 上記のような一般的で重要な考察に加えて、いくつかの具体例がこの理論の様々な側面を鮮やかに物語っている（McKay et al, 1935; Fries, 1980; Masoro, 1984; Paffenbarger et al, 1986）。 これらの関係は哺乳類、爬虫類などの動物、さらには植物にも見られ（Peters, 1983; Calder, 1984）、また他の多くの生理学的パラメータにも見られる（図3、サイドバー、表2）。 これらのグループや他のグループにおいては、係数aとbだけが異なっている。 しかし、エネルギー単位で寿命が測定される場合、ライフステージの期間はすべてほぼ等しく、したがって寿命もほぼ同じである。

もちろん、この理論に反する例や議論は見つかるが (Lints, 1989; Enesco et al, 1990), どんな理論も例外なしにはありえない。 逆に言えば、すべての生物に対してこれほど高い普遍性を持つ理論は、ごく少数の、あるいは単一の動物群に基づく例-表1に示した例も含めて-では証明も反証もできない。

この最大代謝範囲説のどこが特別なのだろうか。 生殖と興奮と並んで、代謝は生物、ひいては生命そのものの第三の基本的な体系的特性である。 しかし、他の2つの性質とは対照的に、代謝は、多くのバクテリア、単細胞生物、植物、動物を含む、酸素を吸って生活するすべての生物にとって実質的に同じである。なぜなら、すべての好気性生物は、同じ中間体や酵素を用いて、物質をエネルギーに変換する同一の代謝経路を用いるからである。 したがって、単細胞生物と人間、鳥と木の間に原理的な違いはない。 したがって、このような一般的なシステムは、寿命のタイマーとして非常に適している。 また、すべての代謝経路にはフィードバック要素があるので、使われたエネルギーで時間を計る生理的メカニズムを想像しても、それほど複雑ではないだろう。

実質的にすべての生物は、ミトコンドリアでエネルギーを生産し、食物を酸素と結合させて酸化し、ATPを作り出している。 この細胞の発電所は、かつてはバクテリアに似た独立した生物であったと思われ、進化の過程でエネルギー生産者として細胞に「組み込まれ」、現在は「宿主」細胞と共生している。 独立に分裂し、独自の遺伝物質を持っている。 数百万年の進化の過程で細胞がいかに高度に発達しても、ミトコンドリア自体はほとんど変化しない。 単細胞生物であれ、複雑な哺乳類であれ、ミトコンドリアはその構造も働きも古くから変わらないのだ。 そして、これは特に重要なことだが、彼らも限られた機能、限られた寿命しか持っていない。 ミトコンドリアは、宿主である生物に関係なく、その寿命は物理的な単位で測ると明らかに著しく異なるが、機能を停止するまでに一定の量のエネルギーしか生産できない。 このため、ミトコンドリアが生成できるエネルギーの絶対量が、宿主である生物の寿命を決定している可能性がある。 また、宿主の進化状態とは無関係に、特定の合成には常に特定のエネルギーが必要とされるため、ある時点で既に生産されたエネルギー量は、過去の生理的な発達時間（費やした努力）についても情報を提供することができる。 現在、世界中の多くの科学者が、このミトコンドリア老化説の研究に取り組んでいる。 フリーラジカルによって引き起こされるミトコンドリア膜の損傷に関連して、最もよく言及されます。

最大代謝範囲理論のさらに良い面は、それが実験的探求に非常にアクセスしやすいという点です。 したがって、エネルギー代謝の速度は、生物系が遺伝的に決定された生理的時間を測定するための系統的に古く、単純で一般的なパラメータとなるであろう。 とはいえ、これはあくまで理論に過ぎないということは、繰り返し述べておく必要がある

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