Человек, наверное, как только появился, так сразу и начал жалеть о том, что отмерено ему немного, и думать, как бы протянуть подольше и получше. И хотя какие-никакие успехи, по сравнению со средневековьем, на сегодняшний день уже достигнуты, нам все равно мало. Что знает о продолжительности жизни современная наука, в научном кафе «Эврика!» рассказал сотрудник Института цитологии и генетики СО РАН кандидат биологических наук Вениамин Семенович Фишман.
Есть один фундаментальный вопрос, до сих пор не получивший однозначного ответа, а именно: старение — это случайный процесс или существует какая-то заложенная в генах программа? Одни гипотезы — стохастические — пытаются доказать первую точку зрения, другие — детерминистические — настаивают на второй.
Вениамин предложил рассмотреть основные аргументы «pro» и «contra».
За генетическую обусловленность и определенность старения говорит довольно много факторов. Так, вне зависимости от своего происхождения, условий жизни и прочего, у всех людей оно проходит более-менее похожим образом: облысение, одряхление, ослабление мускулов и так далее.
Во-вторых, если задуматься, подобная программа нужна из соображения эволюции, которой совсем невыгодно, чтобы организмы «застревали во времени», ведь в таком случае они перестают изменяться и исчезает почва для отбора.
Также сегодня доподлинно известно: для некоторых животных «программа смерти» точно существует. Например, у определенных видов пауков самцы не убиваются самками, а сами спокойно умирают после спаривания — чтобы даме сердца было чем питаться, пока она растит потомство. Океанский лосось «добровольно» расстается с жизнью сразу же после нереста (чему иногда препятствуют паразиты, живущие в этих рыбах и выделяющие специальные вещества, которые инактивируют гормоны хозяина, приводящие к гибели).
Еще один аргумент в пользу программируемости — открытие того, что мутации определенных генов у некоторых организмов могут продлевать жизнь. Один червяк, очень известный объект многих молекулярно-биологических и генетических исследований в норме живет примерно две-три недели. Но если у него сломать один-единственный ген, являющийся рецептором инсулиноподобного фактора, он проживет в два раза дольше.
Инсулин — белковый гормон, который выделяется, когда мы поедим чего-нибудь сладкого. По сути, он сигнализирует о том, что пищи много. Рецептор — белковое соединение, находящееся на поверхности клеток и улавливающее посланный сигнал.
Когда в черве возникают такие мутации, в его организме меняется не что-то одно, а почти все: ответ на оксидативный стресс, уровень метаболизма, частота клеточных делений и так далее, а в сумме достигается эффект долгожительства.
На человеке эксперимент не поставишь: никаких искусственных мутаций вызывать нельзя, остается лишь наблюдать пациентов, по генетическим причинам уже имеющих изменение в сходном гене, которое, может быть, даже не выключает его полостью, а лишь слегка уменьшает или увеличивает активность.
«Инсулиноподобный фактор — это сенсор питания, сообщающий — еда есть. Как только мы его выключаем, вне зависимости от того, имеется ли у червяка пища, его клетки, не получающие сигналы, начинают «думать», что ее нет и сразу же вести себя гораздо тише и спокойнее: меньший уровень метаболизма, более аккуратный и размеренный расход веществ. Зачем торопиться, если жить потом будет не на что?» — объясняет Вениамин. Реакция, возникающая у червя в ответ на такую мутацию, чем-то напоминает состояние, похожее на анабиоз, в которое он впадает при понижении температуры. У довольно просто устроенного червяка есть только один инсулиноподобный фактор. У нас же в ходе эволюции их появилось очень много разнообразных, показывающих уровень питательных веществ, который мы получаем.
Также замечено, что влияние на долголетие способны оказывать и мутации в гормоне роста. Люди с синдромом Ларона (своеобразная разновидность карликовости) обладают устойчивостью к определенным типам онкологических заболеваний и диабету и в целом живут дольше. Однако исследовать таких пациентов непросто: во-первых, их мало, это отклонение довольно редкое, и поэтому делать строго статистические выводы сложно, во-вторых, из-за своего маленького роста с людьми с синдромом Ларона часто происходят различные несчастные случаи и они просто не доживают до естественной смерти.
«Есть аргументы и против программы старения. И они довольно весомые, — говорит Вениамин. — Самый главный, на мой взгляд: чтобы она была, должны существовать «часы», которые бы говорили, когда ее включать. Проблема в том, что они не найдены. На самом деле, мы все – атомы, набор молекул, нам нужен какой-то химический и физический механизм, высчитывающий наше биологическое время, но его нет».
Доводы против такой программы есть и у эволюции (вдобавок к аргументам за). Для популяции в целом, конечно, не выгодна вечная жизнь отдельных ее представителей. Но вот для последних — очень даже да, даже если это будет вести вид к краху. «Эволюция бессердечна и безжалостна. Она не думает ни за популяции, ни за отдельных индивидуумов, а работает, выбирая в каждом следующем поколении более приспособленных. И если один, самый успешный, будет вечно жить и оставлять таких же сильных потомков, то эволюции совершенно все равно, какие проблемы начнутся у окружающих, — объясняет ученый. — Поэтому если бы сформировался какой-нибудь искусственно убивающий и старящий механизм, то обязательно бы нашлись «читеры», которые бы сломали у себя эту систему, получили для себя преимущество, размножились и вытеснили всех остальных».
Компромиссный вариант, объединяющий аргументы обеих сторон, заключается в следующем: логично предположить, что у большинства организмов старение — это какой-то случайный процесс. Очень часто его сравнивают с изнашиванием автомобиля — каким бы замечательным он ни был, но рано или поздно выйдет из строя. Разнообразие причин очень большое: проколется колесо, закончится смазка, заклинит двигатель. Также и в биологических системах. Вариантов того, что может случиться с ними, очень много: мутации ДНК, неправильное свертывание белков, модификация клеточных стенок липидов и так далее. Более того, доказано: каждый из этих вариантов участвует в процессе старения, хотя, может быть, и не является его основной причиной.
«Частота мутаций клеток нашего организма с возрастом увеличивается постоянно. А такие изменения — процесс случайный. Но зато в нашем геноме запрограммированы механизмы борьбы с этими ошибками, — рассказывает ученый. — Получается, старение является противодействием этих двух функций. Повреждение или репарация? Кто победит? Понятно, что первое, но насколько быстро?»
В науке существует одна гипотеза, в вольном переводе Вениамина Фишмана звучащая как «теория одноразового тела». Идея такова: с точки зрения эволюции самое главное для нас — размножаться. Что случится с нашими клетками, которые не войдут в состав потомков, в сущности, не имеет значения. Они нужны только для того, чтобы помочь остальным выполнить свою функцию. Если мы вообще не будем заботиться о себе, то умрем раньше, чем наступит пора плодиться. Но делать это слишком усердно тоже бессмысленно. Количество энергии лимитировано, надо распределять ее правильно, найти баланс: сколько нужно на поддержание тела, необходимого только для размножения, и сколько оставить собственно на осуществление основной функции?
«Это всего лишь теория, — комментирует Вениамин. — Но свидетельств в ее пользу довольно много. Например, в наших эмбриональных стволовых клетках, из которых потом формируется половые, есть большое разнообразие механизмов починки (и мутаций ДНК, и неправильной упаковки липидов), потом перестающих работать во всех остальных клетках нашего тела».
Чем определяется баланс энергии, затраченной на починку у разных видов? Временем, которое они могут прожить в естественной среде. Например, мышь в лаборатории способна протянуть три года, в естественных условиях — год, в лучшем случае — два. Какой смысл ее организму поддерживать систему репарации более трех лет? Ни единого шанса, что она переживет этот срок в естественной среде, нет. И животное выбирает инвестиции в размножение.
Гены, участвующие в старении, условно можно разделить на «частные» и «публичные». Например, в первых возникают мутации, ответственные за наследственную форму болезни Альцгеймера. В молодости на человека они никак не влияют, поэтому эволюция их и оставила: какая разница, что будет потом, после размножения? Но настоящую свинью подкладывают гены вторые — антагонистической плейотропии. Они помогают нам в период активного размножения, а потом из-за них же мы быстрее стареем. Например, ген p53 (который иногда называют стержнем генома — какой бы биологический процесс в организме вы не рассматривали, каким-нибудь боком там всегда будет замешан он). Один из основных процессов, которые контролирует p53 — размножение и деление клеток. Недостаток этого гена — высока вероятность онкологии, избыток — увеличивается риск инфаркта и сердечно-сосудистых заболеваний.
Универсальных рецептов долголетия до сих пор нет. Однако, по словам Вениамина Фишмана, некоторые вещи в отдельных случаях вроде бы работают. Но опять же, чистый эксперимент на людях поставить нельзя, поэтому здесь велика вероятность влияния на результат каких-то других случайных факторов.
Так, вроде бы, на долголетие положительно влияет низкая калорийность питания. И действительно, на острове Окинава, где еды немного и она не особо сытная, самое большое количество людей, перешагнувших рубеж в 100 лет. Но это достаточно закрытая популяция, и возможно, здесь имеют место и какие-то генетические факторы.
Статистика показывает, что продолжительность жизни зависит и от профессии. Замечено: ученые, учителя, работники коммерции живут дольше представителей сельского хозяйства, строительства и машинной индустрии. Но опять же, скорее всего, это связано с тем, что у последних труд просто более сопряжен с риском и, соответственно, с ними чаще происходят несчастные случаи.
Самым долгоживущим человеком официально признана француженка Жанна Кальман, умершая в 122 года. Она 95 лет курила, ела шоколад и пила вино, но, правда, имела возможность не работать.
Возлагаются надежды и на некоторые медицинские препараты, которые пока еще не применяются для продления жизни, но имеют в этом направлении перспективы, впрочем, весьма туманные. Например, рапамицин, использующийся для подавления иммунной системы при трансплантации органов, а также для лечения некоторых онкологических заболеваний, продлевает жизнь многих лабораторных животных на 10–20%. Похожий эффект замечен и у гормона сна мелатонина (его в таблетках прописывают в качестве средства от бессонницы).
Вениамин Фишман отмечает: хотя современная медицина находится на неплохом уровне, она не способна существенно отдалить «час конца». Как-то ученые просчитали, насколько увеличилась бы продолжительность жизни при устранении одной из основных причин смертности. Оказалось, что не так уж и значительно. Если мы исключим все сердечно-сосудистые заболевания — на десять лет, инсульты — всего на 1,2 года, рак — также на 1,2 года. «С возрастом увеличивается частота практически всех болезней. Избавившись от одной, мы просто выведем на первое место какую-то другую», — отмечает исследователь.
Возможно, новые способы продления молодости поможет найти клеточная биология. «В нашей лаборатории мы занимаемся получением индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Они образуются очень рано в зародыше и потом дают начало всем органам и тканям, в них работает целый ряд механизмов (затем выключающихся), которые предотвращают процесс старения, — рассказывает Вениамин Фишман. — Мы перепрограммируем клетки взрослого организма, чтобы сделать снова эмбриональными, а затем получаем из них любые другие».
Диана Хомякова
Фото Сергея Ковалева
