Oje cellen, elk opgebouwd uit 100 biljoen atomen gemaakt van deeltjes van de oerknal, zitten vol met allerlei structuren. Deze omvatten organellen – kleine energieproducerende fabrieken zoals mitochondriën – en kleine moleculaire machines zoals ATP-synthase, waarvan de rotor en as met maximaal 300 omwentelingen per minuut draaien om ATP te produceren, de moleculen die energie in onze cellen overbrengen. De binnenkant van onze cellen zit ook vol met allerlei moleculen die willekeurig met enorme snelheden op elkaar botsen. Watermoleculen, bijvoorbeeld, zigzaggen met een verbazingwekkende snelheid van meer dan 1000 mijl per uur (hoewel ze slechts ongeveer 4 miljardste van een inch afleggen voordat ze een ander molecuul raken). Naast botsingen worden cellen geconfronteerd met een groot aantal andere bedreigingen van binnenuit en van buitenaf. Je zou verwachten dat ze hetzelfde lot ondergaan als onze auto’s en vaatwassers en constant kapot gaan. Maar dat doen ze niet. Je lichaam heeft een ingenieuze driedelige strategie om je van de vuilnisbelt te houden.
Biofysicus Dan Kirchner vertelde me dat alleen al het denken aan alles wat er mis kon gaan in cellen hem ‘s nachts wakker hield. Hij bestudeerde celontwikkeling in een masteropleiding, net toen zijn vrouw op het punt stond een baby te krijgen. Hij was zo overweldigd door de vele mogelijkheden voor fouten dat hij vreesde dat zijn dochter geboren zou worden met de nek van een giraf.
Dat was ze niet. Onze cellen hebben een aantal slimme strategieën bedacht om een korte levensduur te voorkomen. De eerste is dat hun machines verbazingwekkend betrouwbaar zijn. Ribosomen voegen bijvoorbeeld eens in de 10.000 keer het verkeerde aminozuur in een eiwit. De machines die ons DNA kopiëren, maken slechts één op de miljoen tot ongeveer 10 miljoen fouten.
Niets is echter perfect. Soms gebeuren er fouten. Ook sterke botsingen, ultraviolet licht en gevaarlijke moleculen zoals vrije radicalen veroorzaken schade. Ingenieus hebben onze cellen verschillende manieren om met deze bedreigingen om te gaan. Om te beginnen zitten ze vol met slimme reparatiemechanismen: machines wiens taak het is om op patrouille te gaan om fouten op te sporen en op te lossen. Onze cellen zijn voorzien van machines voor het controleren van moleculaire fouten en zelfcorrigerende feedbackloops die een opmerkelijke nauwkeurigheid bieden.
Lees verder: Hoe perfectionisme leidt tot burn-out – en wat je eraan kunt doen
Een krantenartikel uit 1954 Grondwet van Atlanta suggereert een tweede strategie die onze cellen hebben aangenomen om in leven te blijven. “Ben je verveeld met jezelf? Moe van hetzelfde oude frame en gezicht? Kijk dan nog eens. In zekere zin word je constant herboren. De mensheid ondergaat, net als de auto-industrie, elk jaar een radicale verandering van het chassis.” De wetenschap achter deze vreemde bewering is het werk van een inventieve kernfysicus genaamd Paul Ebersold.
Aebersold begon zijn carrière bij het Berkeley Radiation Laboratory cyclotron, dat een pionier was in de productie van radioactieve isotopen. Later, bij de Atomic Energy Commission, leidde Ebersold de ontwikkeling van isotopen voor medische doeleinden. Op een gegeven moment besefte hij dat hij zijn isotopen kon gebruiken om erachter te komen hoe vaak we atomen in ons lichaam vervangen. Het enige wat hij hoefde te doen was een stof als keukenzout bestralen, een uiterst meegaand proefpersoon vragen om het in te nemen, en het pad van het zout volgen met een stralingsvolgapparaat zoals een geigerteller. Je kunt radioactieve atomen traceren in hoeveelheden zo klein als “een miljardste van een miljardste ounce”, vertelde Ebersold trots aan een tv-interviewer. Hij ontdekte dat we de helft van onze koolstofatomen elke één tot twee maanden vervangen en maar liefst 98% van al onze atomen elk jaar vervangen.
Waarop wachten? Is dit zelfs mogelijk? Blijkbaar. Meer dan de helft van jullie bestaat uit water en we weten dat we het voortdurend vervangen. Een ander groot percentage van u bestaat uit eiwitten, en zoals u zich wellicht herinnert, worden de meeste eiwitten binnen enkele uren of dagen afgebroken. We demonteren en vervangen zelfs onze ribosomen en grote organellen zoals mitochondriën, die voornamelijk uit eiwitten bestaan.
Aebersold had een andere strategie ontdekt waardoor onze cellen zo lang kunnen leven: onze cellen vervangen voortdurend hun ogenschijnlijk permanente structuren en oude gehavende moleculaire machines door nieuwe. De enige die ze niet vervangen zijn onze massieve chromosomen. In plaats daarvan zwermen er machines om hen heen die problemen zoeken en oplossen.
Wat als de schade aan een cel te groot is om te herstellen? Ook daarvoor hebben we een back-upplan. We vernietigen gewoon de hele cel, snijden hem in recyclebare eenheden en maken een nieuwe. Gemiddeld vervang je de meeste van je cellen elke 10 jaar, wat neerkomt op ongeveer 330 miljard cellen per dag. Meestal gaan degenen die onder de moeilijkste omstandigheden werken met pensioen. De schade aan de vele cellen in je darmen die worden blootgesteld aan sterke zuren is zo voorspelbaar dat ze geplande zelfmoord plegen en zichzelf om de twee tot vier dagen vervangen. U vervangt uw huidcellen, die bestand zijn tegen slijtage en UV-licht, elke maand. Je rode bloedcellen, die tegen een stootje kunnen terwijl ze door de bloedbaan reizen, worden elke 120 dagen vervangen. Dit betekent dat je elke seconde bijna 3,5 miljoen nieuwe rode bloedcellen moet aanmaken. Andere cellen, zoals die in onze botten, gaan minder vaak buiten gebruik, slechts ongeveer eens in de 10 jaar.
Dus naast het gebruik van betrouwbare machines hebben onze cellen een drieledig motto om in leven te blijven: constante foutcontrole, constante reparatie en constante vervanging. In zekere zin is je lichaam als een hoofdweg in New York: altijd open en altijd in reparatie.
Aangepast van What’s Gotten Into You: The Story of Your Body’s Atoms, from the Big Bang Through Last Night’s Dinner door Dan Levitt. Wordt gepubliceerd door HarperCollins op 24 januari 2023. Copyright © 2023 door Daniel Levitt. Alle rechten voorbehouden.
Meer must-reads van TIME