การศึกษาเกี่ยวกับการวิวัฒนาการของความชราหรือความแก่ชรา มีจุดมุ่งหมายเพื่ออธิบายว่าเหตุใดกระบวนการที่เป็นอันตรายเช่นความชราจึงวิวัฒนาการขึ้น และเหตุใดอายุขัยของสิ่งมี ชีวิตจึงมีความแปรปรวนมาก ทฤษฎีวิวัฒนาการแบบคลาสสิก ( การสะสมการกลายพันธุ์พลีโอโทรปีแบบต่อต้านและโซมาแบบใช้แล้วทิ้ง ) ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}ชี้ให้เห็นว่าปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม เช่นการล่า การเกิดอุบัติเหตุ โรคภัยไข้เจ็บและ/หรือการอดอาหารทำให้สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติจะไม่สามารถมีชีวิตอยู่จนถึงวัยชราได้ ดังนั้นจึงมีแรงกดดันน้อยมากที่จะรักษาการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมที่เพิ่มอายุขัยการคัดเลือกโดยธรรมชาติจะสนับสนุนยีนที่ทำให้เกิดการเจริญเติบโตอย่างรวดเร็วและการสืบพันธุ์อย่างรวดเร็ว และการคัดเลือกคุณลักษณะทางพันธุกรรมที่ส่งเสริมการบำรุงรักษาตนเองในระดับโมเลกุลและเซลล์จะลดลงตามอายุของสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่^{[ 4 ]}

ออกัสต์ ไวส์มันน์ รับผิดชอบในการตีความและวางกรอบกลไกของ วิวัฒนาการ แบบดาร์วินในกรอบทฤษฎีสมัยใหม่ ในปี 1889 เขาตั้งทฤษฎีว่าการแก่ชราเป็นส่วนหนึ่งของโปรแกรมชีวิตเพื่อให้มีที่ว่างสำหรับคนรุ่นต่อไปเพื่อรักษาการหมุนเวียนที่จำเป็นต่อวิวัฒนาการ^{[ 5 ]}แนวคิดที่ว่าลักษณะการแก่ชราได้รับการคัดเลือก (การปรับตัว) เนื่องจากผลเสียของมันนั้นถูกมองข้ามไปมากในช่วงศตวรรษที่ 20 แต่แบบจำลองทางทฤษฎีชี้ให้เห็นว่า การแก่ชรา แบบเสียสละอาจวิวัฒนาการได้หากมีการอพยพย้ายถิ่นฐานระหว่างประชากรน้อย^{[ 6 ]}ต่อมาไวส์มันน์ละทิ้งทฤษฎีของเขาและหลังจากนั้นไม่นานก็เสนอทฤษฎี "การตายตามโปรแกรม" ของเขา

การคัดเลือกโดยธรรมชาติเป็นกระบวนการที่ช่วยให้สิ่งมีชีวิตปรับตัวเข้ากับสิ่งแวดล้อมได้ดียิ่งขึ้น เป็นการอยู่รอดของผู้ที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งคาดว่าจะผลิตลูกหลานได้มากกว่า การคัดเลือกโดยธรรมชาติกระทำต่อลักษณะทางชีวประวัติเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการสืบพันธุ์และความเหมาะสมตลอดช่วงชีวิต ความเหมาะสมในบริบทนี้หมายถึงโอกาสที่สิ่งมีชีวิตจะอยู่รอดและสืบพันธุ์ได้ มันขึ้นอยู่กับสิ่งแวดล้อมและสัมพันธ์กับสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ในประชากร ตัวอย่างของลักษณะทางชีวประวัติ ได้แก่ อายุและขนาดเมื่อเริ่มสืบพันธุ์ครั้งแรก จำนวนและขนาดของลูกหลานที่ผลิตได้ และช่วงอายุขัยในการสืบพันธุ์ สิ่งมีชีวิตใช้พลังงานในการเจริญเติบโต การสืบพันธุ์ และการบำรุงรักษาตามแบบแผนเฉพาะ ซึ่งเปลี่ยนแปลงไปตลอดช่วงชีวิตเนื่องจากความสมดุลระหว่างการจัดสรรพลังงานที่แตกต่างกัน การลงทุนในการสืบพันธุ์ในปัจจุบันเทียบกับการสืบพันธุ์ในอนาคต ตัวอย่างเช่น จะส่งผลกระทบต่ออีกด้านหนึ่ง อย่างไรก็ตาม การคัดเลือกโดยธรรมชาติไม่ได้มีประสิทธิภาพมากนักกับสิ่งมีชีวิตเมื่อพวกมันมีอายุมากขึ้นการสะสมการกลายพันธุ์ (MA) และพลีโอโทรปีแบบต่อต้าน (AP) เป็นสองปัจจัยที่ก่อให้เกิดความชราภาพ^{[ 7 ]}ทั้ง MA และ AP มีส่วนทำให้สมรรถภาพลดลงตามอายุ^{[ 8 ]}การสะสมของอัลลีลกลายพันธุ์แบบสุ่ม ที่เกี่ยวข้องกับอายุ ในเซลล์สืบพันธุ์เรียกว่าการสะสมการกลายพันธุ์ โปรดทราบว่าการกลายพันธุ์ในเซลล์ร่างกายไม่สามารถถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้ แต่เป็นเพียงแหล่งที่มาของความแปรปรวนในการพัฒนาเท่านั้น การศึกษาที่ทำในDrosophila melanogasterแสดงให้เห็นว่าการสะสมการกลายพันธุ์เป็นตัวขับเคลื่อนการรวมกันของอัลลีลที่มี "ผลเสริมเฉพาะอายุ" ซึ่งทำให้การตอบสนองต่อความเครียดลดลงและในที่สุดก็ทำให้สมรรถภาพลดลงตามอายุ^{[ 7 ]}จำนวนการแบ่งเซลล์สืบพันธุ์ต่อรุ่นมีความแปรปรวนในแต่ละสายพันธุ์และเกี่ยวข้องกับขนาดของจีโนม สำหรับมนุษย์ การแบ่งเซลล์สืบพันธุ์เกิดขึ้น 401 ครั้งต่อรุ่นในเพศชายและ 31 ครั้งในเพศหญิง^{[ 9 ]}

ทฤษฎีสมัยใหม่ทฤษฎีแรกเกี่ยวกับ การแก่ชราของ สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมได้รับการกำหนดโดยปีเตอร์ เมดาวาร์ในปี 1952 ทฤษฎีนี้เกิดขึ้นในทศวรรษก่อนหน้าโดยเจบีเอส ฮัลเดนและ แนวคิด เงาการคัดเลือก ของเขา การพัฒนาอารยธรรมมนุษย์ได้เปลี่ยนเงาการคัดเลือกเนื่องจากสภาพแวดล้อมที่มนุษย์อาศัยอยู่ในปัจจุบันนั้นรวมถึงคุณภาพอาหาร สภาพความเป็นอยู่ และการดูแลสุขภาพที่ดีขึ้น การดูแลสุขภาพที่ดีขึ้นนี้รวมถึงยาแผนปัจจุบัน เช่น ยาปฏิชีวนะและเทคโนโลยีทางการแพทย์ใหม่ๆ^{[ 10 ]}การศึกษาบางส่วนในแมลงหวี่แสดงให้เห็นว่าอายุของการแสดงออกของการกลายพันธุ์ที่เป็นอันตรายแบบใหม่เป็นตัวกำหนดผลกระทบที่พวกมันมีต่ออัตราการตาย อย่างไรก็ตาม โดยรวมแล้ว แม้ว่าความถี่ของพวกมันจะเพิ่มขึ้น แต่ผลกระทบและความแปรปรวนของพวกมันจะลดลงตามอายุ

ไม่มีทฤษฎีใดที่อธิบายว่าการกลายพันธุ์ที่เป็นอันตรายเหล่านี้ส่งผลต่อความเหมาะสมในวัยต่างๆ และวิวัฒนาการของความชราภาพอย่างไร^{[ 11 ] [ 12 ]}แนวคิดของพวกเขาคือความชราภาพเป็นเรื่องของการละเลย เนื่องจากธรรมชาติเป็นสถานที่ที่มีการแข่งขันสูง สัตว์เกือบทั้งหมดตายในป่าจากผู้ล่า โรค หรืออุบัติเหตุ ซึ่งทำให้อายุเฉลี่ยของการตายลดลง ดังนั้นจึงไม่มีเหตุผลมากนักที่ร่างกายควรจะยังคงแข็งแรงไปตลอด เพราะแรงกดดันในการคัดเลือกสำหรับลักษณะที่จะรักษาความอยู่รอดได้เกินกว่าช่วงเวลาที่สัตว์ส่วนใหญ่จะตายไปแล้วนั้นต่ำ โรคเมตาบอลิซึมเกิดขึ้นเนื่องจากความต้องการกิจกรรมทางกายภาพต่ำในอารยธรรมสมัยใหม่เมื่อเทียบกับสมัยที่มนุษย์ต้องหาอาหารในป่าเพื่อความอยู่รอด^{[ 10 ]}เมื่อเงาของการคัดเลือกเปลี่ยนไป มนุษย์จึงต้องรับมือกับแรงกดดันในการคัดเลือกใหม่เหล่านี้

ความชราถือเป็นผลพลอยได้จากกระบวนการทางสรีรวิทยา เพราะการเผาผลาญของเซลล์สร้างสารพิษ เราเกิดการกลายพันธุ์เมื่ออายุมากขึ้น และเรามีเซลล์ต้นกำเนิดไม่เพียงพอที่จะสร้างใหม่ได้ ทำไมการคัดเลือกจึงไม่พบและสนับสนุนการกลายพันธุ์ในลักษณะที่ช่วยให้เราสามารถสร้างเซลล์ใหม่ได้ หรือไม่สร้างสารพิษจากการเผาผลาญ? ทำไมภาวะหมดประจำเดือนจึงเกิดขึ้น? เพราะการคัดเลือกมีประสิทธิภาพมากกว่าในลักษณะที่ปรากฏขึ้นในช่วงต้นของชีวิต การกลายพันธุ์ที่มีผลในช่วงต้นของชีวิตจะเพิ่มความเหมาะสมทางชีวภาพมากกว่าการกลายพันธุ์ที่แสดงออกในภายหลัง คนส่วนใหญ่ได้สืบพันธุ์ไปแล้วก่อนที่โรคใดๆ จะปรากฏขึ้น ซึ่งหมายความว่าพ่อแม่จะส่งต่ออัลลีลของตนไปยังลูกหลานก่อนที่พวกเขาจะแสดงปัญหาด้านความเหมาะสมทางชีวภาพ และด้วยเหตุนี้จึง "สายเกินไป" สำหรับการคัดเลือก

ทฤษฎีสองทฤษฎี ได้แก่ ทฤษฎีที่ไม่ปรับตัวและทฤษฎีที่ปรับตัว ถูกนำมาใช้เพื่ออธิบายวิวัฒนาการของความชราภาพ ซึ่งก็คือการลดลงของความสามารถในการสืบพันธุ์เมื่ออายุมากขึ้น^{[ 8 ]}ทฤษฎีที่ไม่ปรับตัวสันนิษฐานว่าการเสื่อมถอยทางวิวัฒนาการของอายุของมนุษย์เกิดขึ้นจากการสะสมของการกลายพันธุ์ที่เป็นอันตรายในเซลล์สืบพันธุ์^{[ 8 ]}การกลายพันธุ์ที่เป็นอันตรายเหล่านี้เริ่มแสดงออกในช่วงปลายชีวิต เมื่อถึงเวลาที่เราอ่อนแอ/ไม่มั่นคงและได้สืบพันธุ์ไปแล้ว ซึ่งหมายความว่าการคัดเลือกโดยธรรมชาติไม่สามารถกระทำต่อการกลายพันธุ์เหล่านี้ได้เนื่องจากการสืบพันธุ์สิ้นสุดลงแล้ว การศึกษาที่ทำกับDrosophila melanogasterแสดงให้เห็นความสัมพันธ์ผกผันระหว่างอายุที่เหมาะสมโดยเฉลี่ยเมื่อถึงวัยเจริญพันธุ์และอัตราการกลายพันธุ์ต่อยีน^{[ 13 ]}การสะสมของการกลายพันธุ์ส่งผลต่อการจัดสรรพลังงานและเวลาที่ใช้ไปกับการเจริญเติบโตและการสืบพันธุ์ตลอดช่วงชีวิตของสิ่งมีชีวิต โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงอายุขัยของการสืบพันธุ์ เนื่องจากการสะสมของการกลายพันธุ์เร่งให้เกิดความชราภาพ ซึ่งหมายความว่าสิ่งมีชีวิตจะต้องถึงวัยเจริญพันธุ์ที่เหมาะสมในวัยที่อายุน้อยกว่า เนื่องจากอายุขัยของการสืบพันธุ์สั้นลงจากการสะสมของการกลายพันธุ์^{[ 13 ]}

การกลายพันธุ์เกิดขึ้น และเป็นแบบสุ่มโดยสมบูรณ์โดยไม่คำนึงถึงความต้องการของสิ่งแวดล้อมและความเหมาะสม การกลายพันธุ์อาจเป็นประโยชน์ซึ่งเพิ่มความเหมาะสมของสิ่งมีชีวิต เป็นกลางซึ่งไม่ส่งผลกระทบต่อความเหมาะสมของสิ่งมีชีวิต หรือเป็นอันตรายซึ่งส่งผลเสียต่อความเหมาะสมของสิ่งมีชีวิต การทดลองก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าการสะสมของการกลายพันธุ์ส่วนใหญ่เป็นอันตราย และมีเพียงไม่กี่อย่างที่เป็นประโยชน์ การกลายพันธุ์ของยีนที่โต้ตอบกันในระหว่างกระบวนการพัฒนาสร้างความหลากหลายทางชีวภาพและดังนั้นจึงเกิดความหลากหลายทางฟีโนไทป์ การกลายพันธุ์คือข้อมูลทางพันธุกรรมที่แสดงออกในสิ่งมีชีวิตผ่านการแสดงออกของยีนซึ่งเป็นการแปลข้อมูลทางพันธุกรรมเป็นลักษณะทางฟีโนไทป์^{[ 14 ]}วิวัฒนาการคือการเปลี่ยนแปลงในลักษณะทางพันธุกรรมในประชากรข้ามรุ่น เนื่องจากการกลายพันธุ์สร้างความแปรผันในลักษณะทางพันธุกรรม จึงถือเป็นวัตถุดิบสำหรับวิวัฒนาการ ดังนั้น การสะสมของการกลายพันธุ์ที่เป็นประโยชน์ในระหว่างกระบวนการพัฒนาอาจสร้างความแปรผันทางฟีโนไทป์มากขึ้น ซึ่งจะเพิ่มความถี่ของยีนและส่งผลต่อความสามารถในการวิวัฒนาการทางฟีโนไทป์^{[ 15 ]}

ทฤษฎีการกลายพันธุ์ของเซลล์ร่างกายที่ทำให้เกิดความชราระบุว่าการสะสมของการกลายพันธุ์ในเซลล์ร่างกายเป็นสาเหตุหลักของความชรา การเปรียบเทียบอัตราการกลายพันธุ์ของเซลล์ร่างกายในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมหลายชนิดพบว่าจำนวนการกลายพันธุ์ที่สะสมทั้งหมดเมื่อสิ้นสุดอายุขัยนั้นใกล้เคียงกันในช่วงอายุขัยที่หลากหลาย^{[ 16 ]}ผู้เขียนระบุว่าความสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งระหว่างอัตราการกลายพันธุ์ของเซลล์ร่างกายและอายุขัยในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมต่างชนิดกันนี้ชี้ให้เห็นว่าวิวัฒนาการอาจจำกัดอัตราการกลายพันธุ์ของเซลล์ร่างกาย อาจโดยการคัดเลือกที่กระทำต่อเส้นทางการซ่อมแซม DNA ที่แตกต่างกัน

ทฤษฎีของ Medawar ถูกวิพากษ์วิจารณ์และพัฒนาต่อยอดโดยGeorge C. Williamsในปี 1957 Williams ตั้งข้อสังเกตว่าความชราอาจเป็นสาเหตุของการตายจำนวนมาก แม้ว่าสัตว์เหล่านั้นจะไม่ได้ 'ตายเพราะแก่ชรา' ก็ตาม ^{[ 1 ]}เขาเริ่มต้นสมมติฐานของเขาด้วยความคิดที่ว่าความชราสามารถทำให้เกิดความชราก่อนวัยอันควรเนื่องจากธรรมชาติของการแข่งขันในชีวิต แม้แต่ความชราเพียงเล็กน้อยก็อาจเป็นอันตรายถึงชีวิตได้ ดังนั้นการคัดเลือกโดยธรรมชาติจึงใส่ใจ และความชราก็ไม่ใช่เรื่องที่ไม่มีค่าใช้จ่าย^{[ 17 ]}

ในที่สุดวิลเลียมส์ก็เสนอสมมติฐานของเขาเองที่เรียกว่าพลีโอโทรปี แบบต่อต้าน พลีโอโทรปีเพียงอย่างเดียวหมายถึงการกลายพันธุ์หนึ่งครั้งที่ทำให้เกิดผลกระทบหลายอย่างต่อฟีโนไทป์ [ ^{18 ] ใน}ทางกลับกัน พลีโอโทรปีแบบต่อต้านเกี่ยวข้องกับยีนหนึ่งตัวที่สร้างลักษณะสองอย่าง โดยลักษณะหนึ่งเป็นประโยชน์และอีกลักษณะหนึ่งเป็นอันตราย โดยพื้นฐานแล้ว นี่หมายถึงยีนที่ให้ประโยชน์ในช่วงต้นของชีวิต แต่ต่อมาสะสมต้นทุน^{[ 1 ]}กล่าวอีกนัยหนึ่ง พลีโอโทรปีแบบต่อต้านคือเมื่อความสัมพันธ์ที่เกิดขึ้นระหว่างสองลักษณะเป็นลบ นั่นคือเมื่อลักษณะฟีโนไทป์หนึ่งส่งผลดีต่อการสืบพันธุ์ในปัจจุบันโดยแลกกับการแก่ชรา การเจริญเติบโต และการบำรุงรักษาที่เร่งขึ้นในภายหลังพลีโอโทรปีแบบต่อต้านจะคงอยู่ถาวรเว้นแต่จะมีการกลายพันธุ์ที่แก้ไขผลกระทบของตำแหน่งหลักเกิดขึ้น^{[ 13 ]}

แม้ว่าทฤษฎีพลีโอโทรปีแบบขัดแย้งจะเป็นทฤษฎีที่แพร่หลายในปัจจุบัน แต่ส่วนใหญ่เป็นเพียงการคาดเดา และยังไม่มีการตรวจสอบยืนยันอย่างดี งานวิจัยแสดงให้เห็นว่าสิ่งนี้ไม่เป็นจริงสำหรับยีนทุกตัว และอาจถือได้ว่าเป็นการยืนยันทฤษฎีเพียงบางส่วน แต่ก็หักล้างข้อสมมติฐานหลักที่ว่า การแลกเปลี่ยนทางพันธุกรรมเป็นสาเหตุหลักของการแก่ชรา

ในการทดลองผสมพันธุ์Michael R. Roseได้คัดเลือกแมลงวันผลไม้ที่มีอายุยืนยาว โดยอิงจากทฤษฎีพลีโอโทรปีแบบต่อต้าน Rose คาดว่าสิ่งนี้จะลดความ สามารถในการสืบพันธุ์ของพวกมันลงอย่างแน่นอน ทีมของเขาพบว่าพวกเขาสามารถผสมพันธุ์แมลงวันที่มีอายุยืนยาวกว่าแมลงวันเริ่มต้นถึงสองเท่า แต่ที่น่าประหลาดใจคือ แมลงวันที่มีอายุยืนยาวจากการผสมพันธุ์ในสายเลือดเดียวกันกลับวางไข่มากกว่าแมลงวันที่มีอายุสั้น นี่เป็นความล้มเหลวอีกครั้งสำหรับทฤษฎีพลีโอโทรปี แม้ว่า Rose จะยืนยันว่ามันอาจเป็นเพียงผลลัพธ์จากการทดลอง^{[ 19 ]}

ทฤษฎีหลักข้อที่สาม ซึ่งเสนอโดยThomas Kirkwood ในปี 1977 สันนิษฐานว่าร่างกายต้องจัดสรรทรัพยากรที่มีอยู่ ร่างกายใช้ทรัพยากรที่ได้จากสิ่งแวดล้อมสำหรับการเผาผลาญ การสืบพันธุ์ การซ่อมแซมและบำรุงรักษา และร่างกายต้องประนีประนอมเมื่อมีทรัพยากรจำกัด ทฤษฎีนี้ระบุว่าการประนีประนอมนี้ทำให้ร่างกายจัดสรรพลังงานใหม่ให้กับฟังก์ชันการซ่อมแซม ซึ่งทำให้ร่างกายค่อยๆ เสื่อมโทรมลงตามอายุ^{[ 2 ]}

ข้อควรระวังของทฤษฎีนี้ชี้ให้เห็นว่าการจัดสรรพลังงานใหม่นี้ขึ้นอยู่กับเวลาแทนที่จะเป็นทรัพยากรที่จำกัด แนวคิดนี้มุ่งเน้นไปที่แรงกดดันทางวิวัฒนาการในการสืบพันธุ์ในช่วงเวลาที่เหมาะสมซึ่งกำหนดโดยอายุและนิเวศวิทยา วิธีที่ประสบความสำเร็จคือการจัดสรรเวลาและพลังงานในการซ่อมแซมความเสียหายในระดับเซลล์ ส่งผลให้เกิดการสะสมของความเสียหายและอายุขัยที่ลดลงเมื่อเทียบกับสิ่งมีชีวิตที่มีระยะเวลาตั้งครรภ์ นานกว่า แนวคิดนี้มาจากการวิเคราะห์เปรียบเทียบความเสถียรของจีโนมในเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม^{[ 20 ] [ 21 ]}

ข้อโต้แย้งหนึ่งที่คัดค้านนั้นอิงตามผลของการจำกัดแคลอรีซึ่งทำให้อายุขัยยืนยาวขึ้น^{[ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]}อย่างไรก็ตาม ไม่มีการแสดงให้เห็นว่าการจำกัดอาหารจะเพิ่มความสำเร็จในการสืบพันธุ์ตลอดช่วงชีวิต (ความเหมาะสม) เนื่องจากเมื่อความพร้อมของอาหารลดลง ผลผลิตในการสืบพันธุ์ก็ลดลงเช่นกัน ยิ่งไปกว่านั้น แคลอรีไม่ใช่ทรัพยากรเพียงอย่างเดียวที่อาจมีจำกัดสำหรับสิ่งมีชีวิต ซึ่งอาจส่งผลต่อความเหมาะสมในหลายมิติ

เช่นเดียวกับการกลายพันธุ์และการแสดงออกของ DNA ที่มีผลต่อลักษณะทางฟีโนไทป์ในสิ่งมีชีวิต การสะสมความเสียหายและการกลายพันธุ์ของ DNA ก็มีผลต่อลักษณะทางฟีโนไทป์ในมนุษย์สูงอายุเช่นกัน ความเสียหายต่อโมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น DNA, RNA และโปรตีน พร้อมกับการเสื่อมสภาพของเนื้อเยื่อและอวัยวะเป็นพื้นฐานของการแก่ชรา อัตราการแก่ชราที่แตกต่างกันไปในแต่ละสายพันธุ์เกิดจากการเปลี่ยนแปลงที่เป็นอันตรายซึ่งปรากฏขึ้นหลังช่วงวัยเจริญพันธุ์ “ ดีเอ็นเอไมโทคอนเดรีย ( mtDNA) ควบคุมการเผาผลาญของเซลล์การตาย ของเซลล์ และการควบคุมความเครียดจากออกซิเดชัน ” ^{[ 25 ]}ดังนั้น ความเสียหายต่อ mtDNA จึงเป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่ส่งผลต่อลักษณะทางฟีโนไทป์ที่เกี่ยวข้องกับการแก่ ชรา โรค ความเสื่อมของระบบประสาทและมะเร็งเป็นสองปัจจัยที่แสดงออกพร้อมกับความเสียหายของ DNA ดังนั้น เราจำเป็นต้องเข้าใจการเปลี่ยนแปลงในความสัมพันธ์ระหว่างความเสียหายของ DNA และการซ่อมแซม DNA เมื่อเราอายุมากขึ้น เพื่อให้ตระหนักถึงโรคที่เกี่ยวข้องกับอายุและพัฒนารูปแบบการใช้ชีวิตที่อาจส่งเสริมอายุขัยที่ยืนยาวและมีสุขภาพดี^{[ 26 ]}

ทฤษฎีความเสียหายของ DNA ที่เกี่ยวข้องกับความชราภาพตั้งสมมติฐานว่าความเสียหายของ DNA มีอยู่ทั่วไปในโลกชีวภาพและเป็นสาเหตุหลักของความชราภาพ^{[ 27 ]}ทฤษฎีนี้ตั้งอยู่บนแนวคิดที่ว่าความชราภาพเกิดขึ้นเมื่อเวลาผ่านไปเนื่องจากความเสียหายของ DNA ตัวอย่างเช่น การศึกษาเกี่ยวกับสมองและกล้ามเนื้อของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมแสดงให้เห็นว่าความสามารถในการซ่อมแซม DNA ค่อนข้างสูงในช่วงพัฒนาการในระยะแรกเมื่อเซลล์กำลังแบ่งตัวแบบไมโทซิส แต่จะลดลงอย่างมากเมื่อเซลล์เข้าสู่ระยะหลังไมโทซิส^{[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]}

ผลของการลดการแสดงออกของความสามารถในการซ่อมแซม DNA คือการสะสมความเสียหายของ DNA ที่เพิ่มขึ้น ซึ่งจะทำให้การถอดรหัส ยีนบกพร่อง และทำให้เกิดการสูญเสียการทำงานของเซลล์และเนื้อเยื่ออย่างต่อเนื่องซึ่งเป็นลักษณะของความชรา หนึ่งในปฏิกิริยาตอบสนองต่อความเสียหายของ DNA ที่เกิดจากความเครียดออกซิเดชันคือการกระตุ้นp53 ^{[ 31 ]} โปรตีน p53 จะจับกับ DNA จากนั้นกระตุ้นการผลิตp21ซึ่งรู้จักกันในชื่อ cyclin-dependent kinase inhibitor 1 สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าเซลล์จะไม่สามารถเข้าสู่ขั้นตอนต่อไปของการแบ่งเซลล์ได้เว้นแต่ความเสียหายของ DNA จะได้รับการซ่อมแซม อย่างไรก็ตาม เซลล์ p21 สามารถกระตุ้นให้เกิดอะพอพโทซิสได้ อะพอพโทซิสหรือการตายของเซลล์ตามโปรแกรมเกี่ยวข้องกับการเสื่อมสภาพอย่างค่อยเป็นค่อยไปของระบบภูมิคุ้มกัน กล้ามเนื้อโครงร่าง และความผิดปกติที่เกี่ยวข้องกับความชรา^{[ 32 ]}

เทโลเมียร์เป็น ลำดับนิว คลีโอไทด์ ที่เกิดขึ้นซ้ำๆ ซึ่งทำหน้าที่ปกป้องปลายโครโมโซมของเรา เทโลเมียร์มีความไวต่อความเครียดจากออกซิเดชันและเสื่อมสภาพลงในระหว่างการจำลองโครโมโซม เทโลเมอเรสเป็น โปรตีน ไรโบนิวคลีโอไทด์ที่ช่วยซ่อมแซมและทดแทนเทโลเมียร์ ที่เสื่อม สภาพ อย่างไรก็ตาม เทโลเมอเรสไม่ได้แสดงออกในทุกเซลล์ ในมนุษย์และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขนาดใหญ่อื่นๆ การแสดงออกของเทโลเมอเรสจะค่อยๆ ปิดลงหลังจากพัฒนาการของตัวอ่อนในระยะแรก โดยจะยังคงทำงานอยู่เฉพาะในเซลล์สืบพันธุ์เท่านั้น ด้วยเหตุนี้ เทโลเมียร์ของมนุษย์จึงสั้นลงทุกครั้งที่มีการจำลองเซลล์ เมื่อเทโลเมียร์มีความยาวถึงระดับหนึ่ง การแบ่งเซลล์จะหยุดลงเพื่อป้องกันความเสียหายของดีเอ็นเอ กระบวนการนี้เรียกว่าภาวะชราภาพของเซลล์ [ ^{33 ] งาน}วิจัยใหม่ยังแสดงให้เห็นว่ามีความสัมพันธ์ระหว่างการสั้นลงของเทโลเมียร์และการทำงานผิดปกติของไมโทคอนเดรีย^{[ 34 ]}อย่างไรก็ตาม การแสดงออกของเทโลเมอเรสมากเกินไปจะเพิ่มโอกาสในการเกิดมะเร็ง หากเทโลเมียร์ยังคงได้รับการซ่อมแซม โอกาสที่จะมีอายุยืนยาวก็จะมากขึ้น แต่ก็จะมีการแบ่งเซลล์มากขึ้นและมีโอกาสเกิดการกลายพันธุ์มากขึ้น ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดมะเร็งได้ ดังนั้น เซลล์ที่มีอายุยืนยาวจึงเปรียบเสมือนระเบิดเวลา การเพิ่มกิจกรรมของเทโลเมอเรสจึงไม่ใช่ทางออก แต่เป็นเพียงการทำให้เซลล์มีชีวิตอยู่ได้นานขึ้นเท่านั้นหนูตุ่นไร้ขนมีกิจกรรมของเทโลเมอเรสสูง พวกมันมีอายุยืนยาว และบางคนคิดว่าพวกมันไม่เคยเป็นมะเร็งเลย — และ อาจเป็นข้อยกเว้นของสมมติฐานนี้^{[ 35 ]}อย่างไรก็ตาม หนูตุ่นไร้ขนก็เป็นมะเร็งได้เช่นกัน^{[ 36 ] [ 37 ]}

ทฤษฎีต่างๆ เช่น ทฤษฎี "การตายที่ถูกกำหนดไว้ล่วงหน้า" ของไวส์แมนน์ ชี้ให้เห็นว่าความเสื่อมโทรมและการตายเนื่องจากความชราเป็นผลลัพธ์ที่มีจุดประสงค์จากการออกแบบเชิงวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต และเรียกกันว่าทฤษฎีความชราที่ถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าหรือความชราเชิงปรับตัว

ทฤษฎีการบำรุงรักษาตามโปรแกรมโดยอิงจากความสามารถในการวิวัฒนาการ^{[ 38 ]}ชี้ให้เห็นว่ากลไกการซ่อมแซมถูกควบคุมโดยกลไกควบคุมทั่วไปที่สามารถรับรู้สภาวะต่างๆ เช่น การจำกัดแคลอรี และอาจเป็นสาเหตุของอายุขัยในสายพันธุ์เฉพาะ ในทฤษฎีนี้ เทคนิคการอยู่รอดจะขึ้นอยู่กับกลไกควบคุมแทนที่จะเป็นกลไกการบำรุงรักษาเฉพาะบุคคล ซึ่งคุณจะเห็นได้ในทฤษฎีการแก่ชราของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่ไม่ได้ตั้งโปรแกรมไว้

ทฤษฎีการแก่ชราของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่ไม่ได้กำหนดโปรแกรมไว้^{[ 39 ]}ระบุว่าสายพันธุ์ต่างๆ มีความสามารถในการบำรุงรักษาและซ่อมแซมที่แตกต่างกัน สายพันธุ์ที่มีอายุยืนยาวกว่าจะมีกลไกมากมายในการชดเชยความเสียหายที่เกิดจากสาเหตุต่างๆ เช่น การออกซิเดชัน การหดตัวของเทโลเมียร์ และกระบวนการเสื่อมสภาพอื่นๆ สายพันธุ์ที่มีอายุสั้นกว่า เนื่องจากมีอายุที่บรรลุนิติภาวะทางเพศเร็วกว่า จึงมีความต้องการอายุยืนยาวน้อยกว่า และด้วยเหตุนี้จึงไม่ได้วิวัฒนาการหรือรักษากลไกการซ่อมแซมที่มีประสิทธิภาพมากกว่าไว้ ความเสียหายจึงสะสมเร็วขึ้น ส่งผลให้มีอาการปรากฏเร็วขึ้นและอายุขัยสั้นลง เนื่องจากมีการแสดงออกของความแก่ชราที่หลากหลายซึ่งดูเหมือนจะมีสาเหตุที่แตกต่างกันมาก จึงเป็นไปได้ว่ามีฟังก์ชันการบำรุงรักษาและการซ่อมแซมที่แตกต่างกันมากมาย

การคัดเลือกเงา (Selective shadowing) เป็นหนึ่งในทฤษฎีวิวัฒนาการของการแก่ชรา โดยตั้งอยู่บนสมมติฐานที่ว่า การคัดเลือกในแต่ละบุคคลจะลดลงโดยทั่วไปเมื่อพวกเขาก้าวพ้นช่วงวัยเจริญพันธุ์แล้ว ส่งผลให้เกิดเงาที่ไม่ได้คำนึงถึงความเหมาะสมทางเพศ ซึ่งจะไม่ถูกนำมาพิจารณาอีกต่อไปเมื่อบุคคลนั้นมีอายุมากขึ้น สิ่งนี้สนับสนุนแนวคิดที่ว่า แรงผลักดันของการคัดเลือกโดยธรรมชาติลดลงตามอายุ ซึ่งเป็นแนวคิดที่ปีเตอร์ บี. เมเดวาร์ และ เจบีเอส ฮัลเดน นำเสนอเป็นครั้งแรก

"แนวคิดหลักที่ทำให้ Medawar, Williams และคนอื่นๆ สามารถพัฒนาทฤษฎีวิวัฒนาการของการแก่ชราได้นั้น มาจากแนวคิดที่ว่าพลังของการคัดเลือกโดยธรรมชาติ ซึ่งเป็นการวัดว่าการคัดเลือกมีผลต่ออัตราการรอดชีวิตหรือความอุดมสมบูรณ์ตามอายุอย่างมีประสิทธิภาพเพียงใด จะลดลงเมื่ออายุมากขึ้น" ^{[ 40 ]}

เมเดวาร์ได้พัฒนารูปแบบจำลองที่เน้นย้ำประเด็นนี้ โดยแสดงให้เห็นถึงอัตราการอยู่รอดของประชากรที่ลดลงเมื่อแต่ละตัวมีอายุมากขึ้น แต่อัตราการสืบพันธุ์ยังคงที่ โดยทั่วไปแล้ว ความน่าจะเป็นในการสืบพันธุ์จะสูงสุดในช่วงวัยเจริญพันธุ์และลดลงเมื่อแต่ละตัวมีอายุมากขึ้น ในขณะที่ประชากรส่วนที่เหลือจะลดลงตามอายุเนื่องจากเข้าสู่ภาวะเงาของการคัดเลือก รูปแบบจำลองนี้ยังสนับสนุนทฤษฎีของเมเดวาร์ที่ว่า เนื่องจากสภาวะที่เป็นอันตรายและคาดเดาไม่ได้ในสภาพแวดล้อม เช่น โรคภัยไข้เจ็บ การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และสัตว์ผู้ล่า ทำให้หลายตัวตายไม่นานหลังจากวัยเจริญพันธุ์ ดังนั้น ความน่าจะเป็นที่แต่ละตัวจะรอดชีวิตและประสบกับผลกระทบที่เกี่ยวข้องกับอายุจึงค่อนข้างต่ำ

ในทำนองเดียวกัน การกลายพันธุ์ที่เป็นประโยชน์หลายอย่างจะถูกคัดเลือกออกไปหากมีผลดีต่อบุคคลในภายหลัง ตัวอย่างเช่น หากการกลายพันธุ์ที่เป็นประโยชน์หรือเป็นอันตรายเกิดขึ้นหลังจากระยะสืบพันธุ์ของบุคคลแล้ว การกลายพันธุ์นั้นจะไม่ส่งผลต่อความเหมาะสม ดังนั้นจึงไม่สามารถถูกคัดเลือกออกไปได้ ต่อมา การกลายพันธุ์และผลกระทบในภายหลังเหล่านี้ถือว่าอยู่ใน "เขตเงา" ของการคัดเลือก" ^{[ 41 ]}

การคัดเลือกแบบกลุ่มนั้นตั้งอยู่บนแนวคิดที่ว่าสมาชิกทั้งหมดของกลุ่มที่กำหนดจะประสบความสำเร็จหรือล้มเหลวร่วมกันขึ้นอยู่กับสถานการณ์ ด้วยกลไกนี้ การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมจะเกิดขึ้นโดยรวมกับทุกคนในกลุ่มและทำให้พวกมันแตกต่างจากกลุ่มอื่น ๆ ของสายพันธุ์เดียวกัน ซึ่งแตกต่างจากการคัดเลือกแบบปัจเจกบุคคล เนื่องจากมุ่งเน้นที่กลุ่มมากกว่าปัจเจกบุคคล^{[ 42 ]}

บ่อยครั้งที่บุคคลหลังวัยเจริญพันธุ์ยังถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมระหว่างรุ่น เช่นโลมาปากขวดและวาฬนำร่องคอยปกป้องหลานๆ มีการผสมพันธุ์แบบร่วมมือกันในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบางชนิด แมลงหลายชนิด และนกประมาณ 200 ชนิด ความแตกต่างทางเพศในการอยู่รอดของไพรเมตกลุ่มแอนโทรปอยด์มักมีความสัมพันธ์กับการดูแลลูกหลาน หรือ ทารก Efeมักได้รับการดูแลจากคนมากกว่า 10 คน ลีได้พัฒนาทฤษฎีอย่างเป็นทางการที่บูรณาการการคัดเลือกเนื่องจากการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม (ในทุกช่วงอายุ) กับการคัดเลือกเนื่องจากความอุดมสมบูรณ์^{[ 43 ]}

ความสามารถในการวิวัฒนาการคือแนวคิดที่ว่าสิ่งมีชีวิตควรได้รับประโยชน์จากการปรับตัวทางพันธุกรรมให้เข้ากับสภาพแวดล้อมปัจจุบันได้เร็วขึ้น ในตัวอย่างต่อไปนี้ แนวคิดนี้ถูกนำมาใช้เพื่อโต้แย้งว่าการกำจัดสิ่งมีชีวิตที่มีอายุมากอาจเป็นประโยชน์ต่อสิ่งมีชีวิตโดยรวม

Skulachev (1997) ^{[ 44 ]}ได้แนะนำว่าการแก่ตามโปรแกรมช่วยกระบวนการวิวัฒนาการโดยการสร้างความท้าทายหรืออุปสรรคต่อการอยู่รอดและการสืบพันธุ์ที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ และด้วยเหตุนี้จึงช่วยเพิ่มการคัดเลือกคุณลักษณะที่เป็นประโยชน์

Goldsmith (2008) ^{[ 45 ]}เสนอว่าแม้การเพิ่มอัตราการสืบพันธุ์และอัตราการวิวัฒนาการจะเป็นประโยชน์ต่อสายพันธุ์ แต่การจำกัดอายุขัยก็มีความสำคัญเช่นกัน เพื่อไม่ให้บุคคลที่มีอายุมากกว่าครอบงำยีน พูล

แบบจำลองของ Yang (2013) ^{[ 6 ]}ก็มีพื้นฐานมาจากแนวคิดที่ว่าการแก่ชราจะเร่งการสะสมยีนปรับตัวใหม่ในประชากรท้องถิ่น อย่างไรก็ตาม Yang ได้เปลี่ยนคำศัพท์ "ความสามารถในการวิวัฒนาการ" เป็น "ความคิดสร้างสรรค์ทางพันธุกรรม" ตลอดทั้งบทความของเขาเพื่ออำนวยความสะดวกในการทำความเข้าใจว่าการแก่ชราสามารถมีประโยชน์ในระยะสั้นมากกว่าที่คำว่า "ความสามารถในการวิวัฒนาการ" จะสื่อถึงได้อย่างไร

Lenart และ Vašku (2016) ^{[ 46 ]}ยังได้อ้างถึงความสามารถในการวิวัฒนาการเป็นกลไกหลักที่ขับเคลื่อนวิวัฒนาการของการแก่ชรา อย่างไรก็ตาม พวกเขาเสนอว่าแม้ว่าอัตราการแก่ชราที่แท้จริงอาจเป็นการปรับตัว แต่การแก่ชรานั้นเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ กล่าวอีกนัยหนึ่ง วิวัฒนาการสามารถเปลี่ยนแปลงความเร็วของการแก่ชราได้ แต่การแก่ชราบางอย่างไม่ว่าจะช้าแค่ไหนก็จะเกิดขึ้นเสมอ

อัตราการตายคือจำนวนผู้เสียชีวิตในกลุ่มใดกลุ่มหนึ่งในช่วงเวลาที่กำหนด^{[ 47 ]}อัตราการตายมีสองประเภท ได้แก่ อัตราการตายจากปัจจัยภายในและอัตราการตายจากปัจจัยภายนอกอัตราการตายจากปัจจัยภายในหมายถึงอัตราการตายเนื่องจากความชราภาพ การเสื่อมถอยทางสรีรวิทยาอันเนื่องมาจากกระบวนการโดยกำเนิด ในขณะที่อัตราการตายจากปัจจัยภายนอกเป็นผลมาจากปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม เช่น การถูกล่า การอดอาหาร อุบัติเหตุ และอื่นๆ สัตว์ที่บินได้ เช่น ค้างคาว มีผู้ล่าน้อยกว่า ดังนั้นจึงมีอัตราการตายจากปัจจัยภายนอกต่ำ นกเป็นสัตว์เลือดอุ่นและมีขนาดใกล้เคียงกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขนาดเล็กหลายชนิด แต่มีอายุยืนยาวกว่า 5-10 เท่า พวกมันเผชิญกับการถูกล่าน้อยกว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่อาศัยอยู่บนพื้นดิน ดังนั้นจึงมีอัตราการตายจากปัจจัยภายนอกต่ำกว่า

เมื่อพิจารณาความสัมพันธ์ระหว่างขนาดตัวกับอายุขัย จะพบว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่เป็นผู้ล่ามักจะมีอายุยืนยาวกว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่เป็นเหยื่อในสภาพแวดล้อมที่ควบคุมได้ เช่น สวนสัตว์หรือเขตอนุรักษ์ธรรมชาติ คำอธิบายสำหรับอายุขัยที่ยาวนานของสัตว์จำพวกไพรเมต (เช่น มนุษย์ ลิง และอุรังอุตัง) เมื่อเทียบกับขนาดตัว คือ พวกมันสามารถลดอัตราการตายจากปัจจัยภายนอกได้เนื่องจากสติปัญญาของพวกมัน

สิ่งมีชีวิตแต่ละตัวโดยทั่วไปมีอายุขัยจำกัด พวกมันแก่ชราและตายไป ในขณะที่เซลล์สืบพันธุ์ที่เชื่อมต่อรุ่นต่อๆ ไปนั้นอาจเป็นอมตะได้ พื้นฐานของความแตกต่างนี้เป็นปัญหาพื้นฐานในทางชีววิทยา นักชีววิทยาและนักประวัติศาสตร์ชาวรัสเซียZhores A. Medvedev ^{[ 48 ]}พิจารณาว่าความแม่นยำของ ระบบการจำลอง จีโนมและระบบสังเคราะห์อื่นๆ เพียงอย่างเดียวไม่สามารถอธิบายความเป็นอมตะของเซลล์สืบพันธุ์ได้ Medvedev คิดว่าคุณสมบัติที่ทราบกันดีของชีวเคมีและพันธุศาสตร์ของการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศบ่งชี้ถึงการมีอยู่ของกระบวนการบำรุงรักษาและฟื้นฟูข้อมูลที่เป็นเอกลักษณ์ในขั้นตอนต่างๆ ของการสร้างเซลล์สืบพันธุ์โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Medvedev พิจารณาว่าโอกาสที่สำคัญที่สุดสำหรับการบำรุงรักษาข้อมูลของเซลล์สืบพันธุ์นั้นเกิดขึ้นจากการรวมตัวใหม่ระหว่างไมโอซิสและการซ่อมแซม DNAเขาเห็นว่าสิ่งเหล่านี้เป็นกระบวนการภายในเซลล์สืบพันธุ์ที่สามารถฟื้นฟูความสมบูรณ์ของDNAและโครโมโซมจากความเสียหายประเภทที่ทำให้เกิดการแก่ชราอย่างถาวรในเซลล์ร่างกายได้

กลุ่มอาการโปรเจอรอยด์เป็นโรคทางพันธุกรรมที่เชื่อมโยงกับการแก่ก่อนวัย กลุ่มอาการโปรเจอรอยด์มีลักษณะที่คล้ายกับการแก่ตามธรรมชาติ เช่น ผมร่วงและโรคหัวใจและหลอดเลือด^{[ 49 ]}

โรค โปรเจเรียเป็นโรคทางพันธุกรรมที่เกิดจากยีนเดี่ยวซึ่งทำให้เกิดอาการแก่ก่อนวัยหลายอย่างหรือเกือบทั้งหมดในวัยเด็ก โรคนี้ส่งผลกระทบต่อเด็กประมาณ 1 ใน 4-8 ล้านคน^{[ 50 ]}ผู้ที่เป็นโรคนี้มักมีภาวะเจริญเติบโตช้าและมีอาการผิดปกติหลายอย่าง เช่น ข้อต่อ เส้นผม ผิวหนัง ดวงตา และใบหน้า^{[ 51 ]}ผู้ที่เป็นโรคนี้ส่วนใหญ่จะมีชีวิตอยู่ได้เพียงประมาณอายุ 13 ปี^{[ 52 ]}แม้ว่าคำว่าโปรเจเรียจะใช้กับโรคทั้งหมดที่มีลักษณะอาการแก่ก่อนวัย และมักใช้ในลักษณะนั้น แต่ก็มักใช้เฉพาะเจาะจงกับกลุ่มอาการโปรเจเรียฮัทชินสัน-กิลฟอร์ด (HGPS) เด็กที่ได้รับการวินิจฉัยว่าเป็น HGPS จะมีลักษณะใบหน้าที่เด่นชัด เช่น ใบหน้าเล็ก ริมฝีปากบาง คางเล็ก และหู ยื่น แม้ว่าโปรเจเรียจะทำให้เกิดความผิดปกติทางกายภาพในเด็ก แต่ก็ไม่ส่งผลกระทบต่อทักษะการเคลื่อนไหวหรือพัฒนาการทางสติปัญญา^{[ 53 ]}ผู้ที่เป็น HGPS มีแนวโน้มที่จะเป็นโรคทางระบบประสาทและระบบหัวใจและหลอดเลือด^{[ 54 ]} HGPS เกิดจากการกลายพันธุ์แบบจุดในยีนที่เข้ารหัสโปรตีนลามิน Aลามิน A ส่งเสริมความเสถียรทางพันธุกรรมโดยการรักษาระดับของโปรตีนที่มีบทบาทสำคัญในการเชื่อมต่อปลายที่ไม่เหมือนกันและการรวมตัวใหม่ที่เหมือนกัน [ ^{55 ] เซลล์}หนูที่ขาดการเจริญเติบโตของพรีลามิน A แสดงให้เห็นความเสียหายของ DNAและความผิดปกติของโครโมโซม ที่เพิ่มขึ้น และมีความไวต่อสารที่ทำลาย DNA เพิ่มขึ้น^{[ 56 ]}ใน HGPS ความไม่สามารถซ่อมแซมความเสียหายของ DNA ได้อย่างเพียงพอ เนื่องจากลามินชนิด A ที่บกพร่องอาจทำให้เกิดลักษณะของการแก่ก่อนวัยอันควรที่เกิดจากโรคลามิน^{[ 56 ]}

กลุ่มอาการเวอร์เนอร์ หรือที่รู้จักกันในชื่อ "โปรเจเรียในผู้ใหญ่" เป็นโรคทางพันธุกรรมที่เกิดจากยีนเดี่ยวอีกโรคหนึ่ง เกิดจากการกลายพันธุ์ในยีนwrn ^{[ 54 ]}ในสหรัฐอเมริกาพบผู้ป่วยประมาณ 1 ใน 200,000 คน^{[ 57 ]}กลุ่มอาการนี้เริ่มแสดงอาการในช่วงวัยรุ่น ทำให้วัยรุ่นไม่สามารถเจริญเติบโตได้เมื่อเข้าสู่วัยเจริญพันธุ์ ลักษณะทั่วไปของกลุ่มอาการเวอร์เนอร์มี 4 ประการ ได้แก่ต้อกระจกในตาทั้งสองข้าง การเปลี่ยนแปลงของผิวหนังคล้ายกับโรคหนังแข็งส่วนสูงน้อย และผมหงอกและร่วงก่อนวัย^{[ 54 ]}เมื่อผู้ป่วยอายุได้ 20 ปี มักจะมีการเปลี่ยนแปลงสีผม สีผิว และเสียง อายุขัยเฉลี่ยของผู้ป่วยโรคนี้อยู่ที่ประมาณ 46 ปี^{[ 58 ]}ภาวะนี้ยังส่งผลต่อการกระจายน้ำหนักระหว่างแขน ขา และลำตัวด้วย^{[ 59 ]}ผู้ที่เป็นโรค Werner มีความเสี่ยงเพิ่มขึ้นต่อโรคต้อกระจกโรคเบาหวานชนิดที่ 2มะเร็งชนิดต่างๆ และหลอดเลือดแดงแข็ง^{[ 57 ]}การค้นพบว่าโปรตีน WRNมีปฏิสัมพันธ์กับDNA-PKcsและโปรตีนคอมเพล็กซ์ Kuร่วมกับหลักฐานที่ว่าเซลล์ที่ขาด WRN จะสร้างการลบอย่างกว้างขวางที่ตำแหน่งการเชื่อมต่อของปลาย DNA ที่ไม่เหมือนกัน ชี้ให้เห็นถึงบทบาทของโปรตีน WRN ในกระบวนการซ่อมแซม DNA ของการเชื่อมต่อปลายที่ไม่เหมือนกัน [ ^{60 ] โปรตีน} WRN ยังดูเหมือนจะมีบทบาทในการแก้ไขโครงสร้างตัวกลางของการรวมตัวใหม่ในระหว่าง การซ่อมแซม การรวมตัวใหม่ที่เหมือนกันของ DNA ที่แตกเป็นสองสาย^{[ 60 ]}

กลุ่ม อาการบลูมเป็นความผิดปกติทางพันธุกรรมแบบออโตโซมัลรีเซสซีฟที่หายาก ซึ่งมีลักษณะเด่นคือส่วนสูงน้อย ความไม่เสถียรของโครโมโซม ความเสี่ยงต่อโรคมะเร็ง และผิวหนังไวต่อแสงแดด^{[ 61 ]}ผู้ที่เป็นกลุ่มอาการบลูมอาจมีปัญหาในการเรียนรู้ และมีความเสี่ยงเพิ่มขึ้นที่จะเป็นโรคปอดอุดกั้นเรื้อรัง (COPD) และโรคอื่นๆ^{[ 62 ]}

กลุ่มอาการค็อกเคนเป็นการกลายพันธุ์แบบโฮโมไซกัสหรือเฮเทอโรไซกัสที่ส่งผลให้มีส่วนสูงน้อย ความผิดปกติของขนาดศีรษะ และการเจริญเติบโตและพัฒนาการช้า^{[ 63 ]}

กลุ่มอาการ Rothmund–Thomsonเป็นโรคทางพันธุกรรมแบบออโตโซมัลรีเซสซีฟที่หายากซึ่งส่งผลต่อผิวหนัง มีลักษณะเด่นคือผมบาง ต้อกระจกในวัยเด็ก ความผิดปกติของโครงกระดูก และการเจริญเติบโตช้า^{[ 64 ]}

ทฤษฎีเกี่ยวกับการสูงวัยส่งผลต่อความพยายามในการทำความเข้าใจและค้นหาวิธีการรักษาสำหรับภาวะต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับอายุ:

• ผู้ที่เชื่อในแนวคิดที่ว่าการแก่ชราเป็นผลข้างเคียงที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ของหน้าที่ที่จำเป็นบางอย่าง (ทฤษฎีพลีโอโทรปีแบบต่อต้านหรือทฤษฎีโซมาแบบใช้แล้วทิ้ง) มักจะเชื่ออย่างมีเหตุผลว่าความพยายามที่จะชะลอการแก่ชราจะส่งผลให้เกิดผลข้างเคียงที่ไม่สามารถยอมรับได้ต่อหน้าที่ที่จำเป็น ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงการแก่ชราจึงเป็นไปไม่ได้^{[ 1 ]}และการศึกษาเกี่ยวกับกลไกการแก่ชราจึงเป็นเพียงเรื่องที่น่าสนใจในเชิงวิชาการเท่านั้น
• ผู้ที่เชื่อในทฤษฎีพื้นฐานของกลไกการบำรุงรักษาหลายอย่าง มักเชื่อว่าอาจหาวิธีเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของกลไกเหล่านั้นได้ บางทีอาจใช้สารต้านอนุมูลอิสระหรือสารอื่นๆ ช่วยก็ได้
• ผู้ที่เชื่อในเรื่องการแก่ชราตามโปรแกรมคิดว่าอาจหาวิธีแทรกแซงการทำงานของกลไกการแก่ชราส่วนหนึ่งที่ดูเหมือนจะเกี่ยวข้องกับอาการหลายอย่างได้ กล่าวคือ "ชะลอเวลา" และชะลอการแสดงออกหลายอย่าง ผลกระทบดังกล่าวอาจเกิดขึ้นได้โดยการหลอกการทำงานของประสาทสัมผัส ความพยายามอย่างหนึ่งคือการพยายามหา "ตัวเลียนแบบ" ที่จะ "เลียนแบบ" ผลต่อต้านการแก่ชราของการจำกัดแคลอรี่โดยไม่ต้องจำกัดอาหารอย่างรุนแรง^{[ 65 ]}

• รายชื่อหัวข้อที่เกี่ยวข้องกับการยืดอายุขัย
• ความชราภาพน้อยมาก
• ความชรา
• วิทยาศาสตร์ผู้สูงอายุ
• ฟีโนปโทซิส

• ทฤษฎีวิวัฒนาการของการแก่ชราและอายุยืน
• ทฤษฎีวิวัฒนาการของความชราโดยJoão Pedro de Magalhães
• เว็บไซต์ Programmed-Aging.Orgให้ข้อมูลที่ครอบคลุมเกี่ยวกับการแก่ชราตามโปรแกรม ความขัดแย้งเรื่องการแก่ชราตามโปรแกรม/ไม่ตามโปรแกรม และข้อโต้แย้งพื้นฐานเกี่ยวกับวิวัฒนาการ
• แนวคิดเชิงวิวัฒนาการส่งผลต่อความคิดของผู้คนเกี่ยวกับการแทรกแซงเพื่อการสูงวัยอย่างไร(เก็บถาวรเมื่อ 25 กรกฎาคม 2550 ที่Wayback Machine)
• ฐานข้อมูลการแก่ตัวและอายุยืนของสัตว์ AnAgeให้ข้อมูลเกี่ยวกับอายุสูงสุดที่สังเกตได้และอายุที่สัตว์เข้าสู่วัยเจริญพันธุ์สำหรับสัตว์หลายชนิด
• ข้อโต้แย้งเรื่องการกำหนดวัยโดยโปรแกรมในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอธิบายถึงข้อมูลเชิงประจักษ์ เหตุผลเชิงวิวัฒนาการ และมุมมองทางประวัติศาสตร์ที่สนับสนุนการกำหนดวัยโดยโปรแกรมในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม
• ตารางอัตราการเสียชีวิตของสหรัฐอเมริกา ปี 2005ความน่าจะเป็นของการเสียชีวิตขึ้นอยู่กับอายุ