DNA (Deoxyribonucleic acid) เป็นองค์ประกอบพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต ที่บรรจุข้อมูลทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตชนิดนั้นๆ ไว้ ซึ่งเป็นลักษณะที่ผสมผสานมาจากสิ่งมีชีวิตรุ่นก่อน ก็คือจาก พ่อและแม่ แล้วถ่ายทอดไปยังสิ่งมีชีวิตรุ่นถัดไป ซึ่งก็คือ ลูกหลาน ส่วนข้อมูลทางพันธุกรรมในสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ เกิดขึ้นจากการเรียงลำดับขององค์ประกอบใน DNA นั่นเอง
DNA เป็นส่วนสำคัญที่สุดของเซลล์ที่ขาดไม่ได้ อย่างอื่น เช่น RNA, โปรตีนและไขมัน สามารถจะหาทดแทนได้ แต่ DNA เป็นส่วนที่ไม่อาจจะหามาทดแทนกันได้ (ถ้ามีการสูญเสียหรือถูกทำลายเกิดขึ้น) แต่สามารถที่จะซ่อมแซมกันได้
DNA ที่ถูกทำลายจะมีผลตามมา 2 อย่างด้วยกัน :
เซลล์นั้นตาย หรือไม่ก็
เซลล์นั้นกลายพันธุ์ไปเลย
ความหมายของการกลายพันธุ์ในที่นี้หมายถึง มีการสูญเสียยีนไปบางส่วนหรือยีนอาจจะมีการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติบางประการไป ซึ่งการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นส่วนใหญ่จะมีผลเสียตามหรืออาจจะไม่มีผลอะไรเลยก็ได้
สารที่ทำลาย DNA
ส่วนสารที่สามารถทำลาย DNA ได้และเป็นสาเหตุให้เกิดการกลายพันธุ์ได้นี้ เรียกกันว่า Mutagen อนุมูลอิสระถือว่า เป็นสารพวก Mutagen ที่พบกันมากที่สุด ตัวอย่างอื่นก็มี เช่น สารพวกอัลดีไฮด์ แร่ใยหินหรือน้ำมันดิน (Coal tar) เป็นต้น และก็พบด้วยว่า Mutagen ส่วนใหญ่เป็นสารที่ก่อให้เกิดมะเร็ง (Carcinogen) ได้ด้วย
โดยทั่วไป DNA จะถูกทำลายโดยพวก Mutagen และ Mutagen พวกนี้ก็เป็นผลพวงที่เกิดจากกระบวนการเผาผลาญของร่างกาย ที่ร่างกายเราก็ไม่อาจที่จะหลีกเลี่ยงได้ ในขณะที่ Mutagen บางประเภท เช่น ควันบุหรี่หรือ acetaldehyde (เกิดจากปฏิกิริยาของแอลกอฮอร์ในร่างกาย) เป็นสิ่งที่เราสามารถจะหลีกเลี่ยงได้
รังสีบางประเภทก็เป็นสาเหตุให้เกิดการกลายพันธ์ได้ สำหรับรังสี UV จะก่อให้เกิดความเสียหายจำกัดอยู่เฉพาะที่ผิวหนัง, cornea และ retina ส่วนรังสีที่มีพลังงานสูงอย่างเช่น รังสี X-rays สามารถทะลุทะลวงได้มากทั่วทั้งร่างกายและเป็นสาเหตุให้เกิดการกลายพันธุ์ไดในปริมาณสูง
กระบวนการซ่อมแซม DNA
เซลล์จะมีเอ็นไซม์หลายตัวที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการซ่อมแซม DNA และความเสียหายส่วนใหญ่ที่เกิดขึ้นจะยังคงแก้ไขได้ โดยที่ไม่มีผลเสียตามมา แต่ถึงอย่างนั้น ก็ยังคงมีบางส่วนที่หลุดรอดไปได้และก่อให้เกิดการกลายพันธุ์ที่ถาวรตามมาได้
ความคิดเรื่องการกลายพันธุ์ที่สะสมมากขึ้นเรื่อยๆ จนกลายเป็นกลไกสำคัญที่ทำให้ชราภาพนั้น ไม่ใช่เรื่องใหม่อะไร มีหลายงานวิจัยที่บ่งบอกว่า ช่วงอายุที่ยาวนานที่สุด มีความสัมพันธ์กับประสิทธิภาพในการซ่อมแซม DNA และความถี่ที่เกิดการกลายพันธุ์ โดยเฉพาะในมนุษย์ที่มีระบบการซ่อมแซม DNA ที่ดีที่สุดและมีช่วงชีวิตที่ยาวนานมากที่สุดในกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่เลี้ยงลูกด้วยนมด้วยกัน และยังพบด้วยว่า ความถี่ที่เกิดการกลายพันธุ์จะสูงขึ้นตามอายุ นี่อาจจะเป็นเหตุผลที่ว่า เมื่ออายุมากขึ้น ระบบการซ่อมแซม DNA ของร่างกายอาจจะได้รับผลกระทบจากการกลายพันธุ์ก็เป็นได้
ดังนั้นเมื่อเรามีอายุมากขึ้น ร่างกายคนเราจะสร้างอนุมูลอิสระมากขึ้น และเป็นสาเหตุให้มีการกลายพันธุ์มากขึ้นตาม และขณะเดียวกันร่องรอยของ DNA ที่เสียหายก็เกิดมากขึ้นตามมาด้วย
สรุป ทฤษฎีเรื่องอนุมูลอิสระและทฤษฎีเรื่องการทำลาย DNA มีความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดกันมาก เพราะ DNA ถือว่าเป็นหนึ่งในเป้าหมายอันดับต้นของอนุมูลอิสระที่จะเข้าไปทำลาย
แล้วมีวิธีไหนบ้างไหมที่จะช่วยลดการทำลาย DNA ลงและเพิ่มการซ่อมแซม DNA ให้มากขึ้นได้? คำตอบก็คือ
อันดับแรก :- ให้หลีกเลี่ยงปัจจัยแวดล้อมที่ก่อให้เกิดอนุมูลอิสระ อย่างเช่น ควันบุหรี่, รังสี UV
อันดับที่สอง :- ลดการทำลาย DNA ลง ด้วยการใส่สารต้านอนุมูลอิสระเข้าไป
ปัจจุบันนี้ ยังไม่มีวิธีการใดๆ ที่จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการซ่อมแซม DNA ในเซลล์ได้ ระบบพวกนี้ค่อนข้างจะซับซ้อนและเกี่ยวข้องกับเอ็นไซม์หลากหลายชนิดด้วยกัน ในสิ่งมีชีวิตแต่ละพวก ต่างก็มีระบบซ่อมแซม DNA ที่เป็นเฉพาะมาตรฐานของตนเอง การซ่อมแซมที่ไม่ถูกต้องหรือไม่สมบูรณ์ อาจจะนำไปสู่การกลายพันธุ์ตามมาได้ และนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในที่สุด ซึ่งสุดท้ายก็คือการวิวัฒนาการนั่นเอง อัตราการกลายพันธุ์ที่เพิ่มขึ้นนี้ เป็นสาเหตุให้สิ่งมีชีวิตมีวิวัฒนาการที่เร็วขึ้น แต่ก็มีผลให้ช่วงอายุสั้นลงได้เช่นกัน ในทางกลับกัน ถ้าเป็นเช่นนั้นจริงๆ แล้วทำไมสิ่งมีชีวิตที่มีระบบซ่อมแซม DNA ที่สมบูรณ์ที่สุด กลับไม่มีให้พบเห็นได้ในธรรมชาติเลย!
มนุษย์มีระบบการซ่อมแซม DNA ที่มีประสิทธิภาพมากกว่าสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ทั้งหมด พวกเราสามารถจะรับมือกับการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยทางพันธุกรรมนี้ได้ ดังนั้นพวกเราจึงมีอายุที่ยืนยาว (กว่าสิ่งมีชีวิตอื่นๆ) ในทางกลับกัน ระบบซ่อมแซม DNA ที่ดีก็เป็นอุปสรรคต่อวิถีทางของเราที่จะก้าวไปเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีอายุยืนยาวกว่า (เพราะมีวิวัฒนาการต่ำ) มนุษย์มีหลายวิธีที่จะหาทางในการเพิ่มระบบการซ่อมแซม DNA ของตนเองผ่านทางเทคโนโลยีที่ก้าวหน้า มากกว่าการปล่อยให้เป็นไปตามวิวัฒนาการตามธรรมชาติ
ปัจจุบันมีบางงานวิจัยที่พูดถึงว่า เอ็นไซม์หลักทั้งหมดที่ใช้ในการซ่อมแซม DNA จำเป็นต้องใช้สารตั้งต้นเฉพาะของ DNA ที่เรียกกันว่า Deoxyribonucleotides สารตัวนี้ถูกสังเคราะห์จากสารตั้งต้นที่ชื่อ Ribonucleotides โดยผ่านทางเอ็นไซม์ ribonucleotides reductase (RR) ถ้า RR ทำงานมากขึ้น จะทำให้ระดับของ Deoxyribonucleotides สูงขึ้นและระบบการซ่อมแซม DNA ก็จะทำงานเร็วขึ้น