Manche Tiefseeschwämme existierten bereits, als im alten Rom die ersten Kaiser regierten. Der ein oder andere Grönlandhai schwamm schon durch den Ozean, als in Frankreich die Revolution tobte. Der Mensch dagegen hat bislang nachweislich nicht die Marke von 122 Jahren überschritten. So alt wurde die Französin Jeanne Calment, die den derzeitigen Rekord des höchsten erreichten Lebensalters hält. Doch selbst wenn man alle altersbedingten Krankheiten heilen könnte: Wie weit ließe sich das Leben überhaupt verlängern?

Ein Team um Dmitrii Kriukov vom Skolkovo Institute of Science and Technology in Moskau hat nun versucht, diese Frage mithilfe eines mathematischen Modells zu beantworten. Die Forschenden untersuchten, wie stark sogenannte somatische Mutationen in verschiedenen Organen die menschliche Lebensspanne begrenzen. Dabei handelt es sich um Veränderungen der DNA, die nicht vererbt werden, sondern im Lauf des Lebens in einzelnen Körperzellen auftreten und deren Lebensdauer begrenzen – unabhängig von Erkrankungen. Sie entstehen entweder zufällig durch Fehler bei der Zellteilung oder durch äußere Einflüsse wie UV-Strahlung oder Chemikalien. Das Ergebnis: Die Leber könnte Jahrtausende durchhalten. Das Gehirn und auch das Herz dagegen nicht.

Als Ausgangspunkt des Gedankenexperiments modellierte das Team eine fiktive Welt, in der Menschen biologisch nicht altern, aber weiterhin den üblichen Risiken des Lebens ausgesetzt sind. Unter dieser Annahme ergab sich eine theoretische Lebensdauer von 1759 Jahren. Viele Menschen würden also weit über ein Jahrtausend alt werden, bevor Unfallrisiken, Infektionen oder andere altersunabhängige Ereignisse ihren Tod verursachen.

Gehirn und Herz sind der Flaschenhals

Anschließend fügten die Forschenden schrittweise die Folgen somatischer Mutationen in verschiedenen Organen hinzu. Sie nutzten dafür Daten aus Untersuchungen von vielen einzelnen Nervenzellen, Herzmuskelzellen, Leberzellen und Zellen des Atemwegsepithels. Daraus schätzten sie ab, wie schnell Mutationen entstehen und mit welcher Wahrscheinlichkeit diese eine Zelle funktionsunfähig machen oder töten. Besonders anfällig erwiesen sich Gewebe aus sogenannten postmitotischen Zellen. Diese Zellen teilen sich nicht mehr oder nur noch äußerst selten und können deshalb nur begrenzt ersetzt werden. Dazu zählen Neurone im Gehirn und Herzmuskelzellen. Jede durch Mutationen verloren gegangene Zelle reduziert dauerhaft die Leistungsfähigkeit des Organs.

Im Modell sank die mittlere Lebensspanne bereits durch den kontinuierlichen Verlust von Herzmuskelzellen auf 208 Jahre. Für Nervenzellen im Gehirn ergab sich ein ähnlicher Wert von rund 194 Jahren. Die mutierten Zellen würden demnach langfristig zu kritischen Funktionsverlusten in Gehirn und Herz führen. Anders sah es bei Geweben aus, die sich kontinuierlich erneuern. Die Leber konnte abgestorbene Zellen durch Teilung verbliebener Zellen oder durch Vorläuferzellen praktisch unbegrenzt ersetzen. Selbst nach Zehntausenden von Jahren erreichten die simulierten Lebern keine kritischen Funktionsverluste. Auch das Atemwegsepithel, eine Zellschicht, die die Atemwege von innen auskleidet, erwies sich als erstaunlich robust und blieb über mehrere Jahrtausende funktionsfähig.

Die maximale Lebensspanne bewegte sich je nach Annahme zwischen 210 und 557 Jahren

In einem letzten Schritt kombinierten die Forschenden die verschiedenen Organe zu einem Gesamtmodell des Menschen. Dabei ergab sich eine mittlere Lebensspanne von 156 Jahren. Je nachdem, wie stark Alterungsprozesse verschiedener Organe miteinander gekoppelt sind, lag die Schätzung zwischen 146 und 194 Jahren. Die maximale Lebensspanne bewegte sich je nach Annahme zwischen 210 und 557 Jahren.

Nach Ansicht der Autoren spricht dieses Ergebnis gegen die bisherige Vorstellung, dass somatische Mutationen allein für das Altern verantwortlich sind. Zwar halbieren sie die theoretische Lebensspanne eines nicht alternden Menschen um mehr als eine Größenordnung. Dennoch reicht ihr Effekt nicht aus, um die tatsächlich beobachtete menschliche Lebenserwartung von im Schnitt rund 80 Jahren in Industrienationen oder die bisherige Rekordlebensspanne von 122 Jahren zu erklären.

Allerdings: Die Studie beruht vollständig auf Modellrechnungen und macht zahlreiche vereinfachende Annahmen. So berücksichtigt sie nur vier Organsysteme und lässt andere wichtige Alterungsprozesse außen vor, darunter Telomerverkürzung, Störungen von Kontrollmechanismen der Proteinsynthese oder Veränderungen der Genregulation. Auch andere Folgen der Mutationen, die zwar nicht direkt zum Zelltod führen, aber Funktionen einschränken, werden nur bedingt erfasst. Die Autoren verstehen ihre Ergebnisse daher ausdrücklich als obere Grenze und nicht als realistische Prognose zukünftiger Lebensspannen.