Задача этой книги — привести научные
ДАННЫЕ О ТОМ, ЧТО ДЕЙСТВИТЕЛЬНО ПОЯВИЛСЯ ШАНС ЖИТЬ ДОЛЬШЕ, И ГЛАВНОЕ — ЖИВЯ ДОЛЬШЕ, ЖИТЬ ГОРАЗДО ЛУЧШЕ.
Как однажды заметила незабвенная Фаина Раневская, «старость — это просто свинство. Я считаю, что это невежество Бога, когда он позволяет доживать до старости». Известный российский геронтолог В.Н. Анисимов, путешествуя однажды в соседнем купе с одним из иерархов православной церкви, спросил у него, могут ли быть богоугодными попытки ученых продлить земную человеческую жизнь сверх 120 лет, упомянутых в Библии в качестве предела, отпущенного Богом. Батюшка ответил буквально следующее: «Если Господь им (ученым) попущает, значит, можно!».
В биологии, как в любой сложной науке, большое значение имеет прецедент. На сегодня прецедентом максимального долголетия среди людей служит Жанна Кальман (Jeanne Calment) — француженка, прожившая 122 года и 165 дней. По-видимому, долгожительство в этом случае было в какой-то мере предопределено генетикой: мать, отец и брат Жанны дожили, соответственно, до 86, 93 и 97 лет. В научной литературе нет указаний на какие-то особенности ее образа жизни. Пожалуй, единственное, что здесь можно упомянуть, так это неувядаемое чувство юмора рекордсменки. Где-то в 90 лет она заключила соглашение со своим стряпчим, что тот будет ее бесплатно обслуживать, а она в ответ завещает ему свою парижскую квартиру. После этого он прожил еще 15 лет и умер в 75, когда Жанне было 105. В течение оставшихся ее 17 лет Жанна не уставала рассказывать любым подвернувшимся под руку слушателям, как ловко она надула стряпчего.
Даже в таких странах, как Япония, где средняя продолжительность жизни наибольшая и превышает уже 80 лет, еще есть огромный 40-летний резерв долголетия, если ориентироваться на рекорд Жанны Кальман. Этот резерв оказывается еще намного больше, если в качестве ориентира использовать продолжительность жизни нестареющих животных, прежде всего млекопитающих, таких, например, как киты, доживающие по меньшей мере до 200 лет. Вообще, весьма знаменателен сам факт, что есть живые существа, принадлежащие к тому же классу, что и человек, но не допускающие, выражаясь языком Раневской, «такого свинства, как старость». Это еще один довод в пользу оптимистов, которые считают старение необязательным атрибутом человеческой жизни, искренне верят в жизнь без старости и работают, чтобы приблизить такую возможность. А там, кто знает, может быть, прав был один из пионеров геронтологии, Алекс Комфорт, утверждавший, что если бы человек в течение всей своей жизни сохранял такую же сопротивляемость заболеваниям, как в возрасте до десяти лет, тогда по крайней мере половина человечества могла бы жить лет до семисот.
ЧАСТЬ И
НАУЧНОЕ
ОБОСНОВАНИЕ
ПРОДЛЕНИЯ
молодости
Многолетнее изучение голых землекопов в неволе доказало, что эти животные не стареют: вероятность смерти этих грызунов очень низка и не зависит от их возраста.
Предисловие к части II
Авторы этой части книги сочтут свою цель достигнутой, если вы, уважаемый читатель, закрыв последнюю страницу, расстанетесь с одним из своих давних заблуждений. Это расставание будет радостным: вы поймете, что напрасно считали унизительное состояние, называемое старостью, неизбежным результатом долгой жизни. Мы попытаемся убедить вас научными фактами, что жизнь без старости не только возможна теоретически, но и вполне реальна — так живут представители определенных видов живых существ, населяющих землю, включая некоторых млекопитающих. Мы расскажем вам о первых удачных попытках биологов затормозить или даже вовсе отменить старение у тех видов, где оно, как и у нас с вами, к сожалению, происходит. А еще мы постараемся объяснить, откуда взялась старость и почему для человека она — древний, унаследованный от животных признак, ставший бессмысленным, вредным атавизмом и потому приговоренный к отмене всем ходом развития современной биологии и медицины. Мы полагаем, что такая отмена не за горами, и каждый день трудимся в лаборатории чтобы приблизить этот срок, согласно девизу немецкого естествоиспытателя Эрнеста Геккеля «Impavide progrediamur!» (без колебаний идем вперед!).
Мы сразу должны предупредить, что наша точка зрения далеко не общепринята в научных кругах, и поэтому ее не следует просто так брать на веру. Лучше попытайтесь разобраться в сути дела, чтобы потом самостоятельно принять осмысленное решение.
Вот почему мы решили написать свой труд в особом формате. Первая его часть посвящена сути предположения о возможности жизни без старости. Это научно-популярная книга, рассчитанная на человека без специального биологического или медицинского образования. Вторая часть — научное обоснование, к чтению которой мы сейчас вас приглашаем, — исследование со всеми его атрибутами: ссылками на специальную литературу, графиками, таблицами экспериментальных данных и т.д. (часть из них см. электронную версию книги www.vitascope.ru).
Мы приносим извинения за некоторые повторы: ряд наиболее важных фактов описаны как в первой, так и во второй части книги. Дело в том, что каждая из двух частей представляет собой самостоятельную конструкцию и части эти рассчитаны на разных по степени осведомленности читателей. Каждая из конструкций просто рухнула бы, будучи лишенной определенных «несущих» деталей.
ГЛАВА 11.1
Отмена старения: история вопроса
II.1.1. Должен ли всегда побеждать сильнейший
Разница между старой телегой и старой лошадью слишком разительна, чтобы можно было рассматривать «изнашивание» в качестве универсальной причины старения.
А. Комфорт
Любое научное исследование принято начинать с истории вопроса. Давайте и мы последуем этому хорошему правилу. Китайский философ Вей По-Янг (II век нашей эры) считается первым, кто выдвинул идею «философского камня» — субстанции, делающей золото из железа и предотвращающей старение человека. Не так давно физики практически решили первую задачу, сделав золото из неблагородного метала (ртути) путем ядерного синтеза. И хотя искусственное золото оказалось много дороже естественного, нельзя не отдать должное величию человеческо-
го разума, решившего задачу, столько веков будоражившую воображение людей. Что же до второй задачи, биологи задержались с ее решением. Вопрос о рыночной цене здесь не стоит, ибо не корысти ради возникла цель избавить род людской от такого страшного бича, как старческое одряхление. И вот в самое последнее время здесь также забрезжила надежда.
Многочисленные гипотезы о природе старения можно разделить на две группы. Одна из них постулирует, что старение есть неизбежный результат изнашивания, а затем и поломки такой сложной системы, как живой организм. Если это верно, нам остается только описать данный процесс и по возможности гуманно обставить наш медленный, но неизбежный путь на кладбище.
Согласно другой точке зрения старение вызывается специальной программой, изобретенной биологической эволюцией для собственного ускорения. Человек более не заинтересован в своей эволюции. Он перестал приспосабливаться к внешним условиям, стремясь сам приспособить их для своих нужд. Когда ему потребовалось взлететь, он изобрел самолет, а не стал ждать, пока за спиной вырастут крылья. Поэтому применительно к человеку старение как облегчающая эволюцию программа есть вредный атавизм, подлежащий отмене. Не так давно биологи научились отменять запрограммированную смерть клетки. Так почему же не сделать это применительно к запрограммированной смерти организма, если старение является одним из феноменов такого рода?
На сегодня спор между сторонниками стохастической концепции старения (пессимисты) и оптимистами, считающими, что старение запрограммировано и, стало быть, может быть отменено, еще не закончен. Каждая из сторон приводит свои аргументы, причем пессимистов — все еще огромное большинство. Однако чем дальше, тем сильнее чаша весов склоняется в пользу оптимистов. Уже ясно, что кому-то необходимо пройти этот путь и, не дожидаясь окончательного вердикта, попытаться отменить программу старения, если она действительно есть.
Один из корифеев геронтологии XX века А. Комфорт как-то заметил, что трудно поверить, чтобы лошадь и телега старели одинаково (см. эпиграф к этому разделу). Так почему же геронтологи до сих пор, как правило, не разделяют мнение о том, что старение запрограммировано?
Доминирование «пессимистов» началось с Чарльза Дарвина, провозгласившего, что естественный отбор индивидов есть основа биологической эволюции. В рамках этой парадигмы старение как признак, очевидно контрпродуктивный для организма, не могло быть отобрано в результате борьбы за существование. Но вот как определил философ Артур Шопенгауэр роль индивида в эволюции в 1818 г., т.е. в додарвиновский период развития биологии: «Особь гибнет не только вследствие самых незначительных случайностей, действующих тысячами разных способов, но еще и самой ее природой предназначена смерти с того момента, когда индивид уже сослужил свою службу, необходимую для поддержания вида». А вот что писал Альфред Рассел Уоллес (вошедший в историю тем, что одновременно с Дарвином сформулировал идею естественного отбора) в одном из своих писем на рубеже 60-х и 70-х годов XIX века: «Родители, произведя достаточное количество потомства, становятся помехой для этого потомства, конкурируя с ним за пищу. Естественный отбор выбраковывает родителей и во многих случаях дает преимущество тем расам, представители которых умирают почти сразу же после того, как произвели потомство». Позднее (в 1881 г.) этот же принцип был независимо выдвинут и детально развит другим великим биологом — Августом Вейсманом: «Отработанные индивиды не только бесполезны, но даже и вредны, занимая место тех, кто дееспособны... Я рассматриваю смерть не как первичную необходимость, но как нечто приобретенное вторично в качестве адаптации» (курсив наш).
Вейсман был немедленно обвинен современниками в антидарвинизме, хотя сам Дарвин прекрасно отдавал себе отчет в ограниченности своей гипотезы о том, что эволюция происходит только в тех направлениях, которые благоприятны для индивида. «Не подлежит сомнению, — писал Дарвин в своей второй знаменитой книге «Происхождение человека», — что сообщество организмов, включающее много членов, всегда готовых прийти на помощь друг другу и пожертвовать собой ради общего дела, одержит победу над большинством других сообществ, и это будет естественным отбором».
Однако дарвиновский принцип «Все ради индивида, и пусть победит сильнейший!» был слишком привлекателен в эпоху расцвета частного предпринимательства, чтобы обращать внимание на предостережение его автора, а слово «антидарвинист» было для биолога синонимом крайнего реакционера, если не вообще мракобеса. А тут еще нобелевский лауреат П.Б. Ме-давар, иммунолог и в общем-то совсем не специалист по эволюции, выступил с заявлением, что старение, даже если оно полезно для популяции, в принципе не могло быть изобретено эволюционным процессом. Медавар утверждал, что в природных условиях подавляющее большинство организмов умирает еще до того, как они постарели. Сегодня ошибочность этого утверждения уже совершенно очевидна. Старение начинается задолго до того, как оно может стать непосредственным поводом для смерти индивида. В то же время оно опосредованно способствует этой смерти. Так, прогрессирующее с возрастом ослабление организма безусловно повышает вероятность его смерти при атаке хищниками, патогенами и т.п. Недавно А. Лой-сон с коллегами и независимо Р. Бондурянский и К. Брассил прямо показали, что в естественных условиях как долгоживущие млекопитающие, так и короткоживущие насекомые страдают от старения. Такой результат неудивителен, если учесть, что, например, снижение с возрастом мышечной силы начинается сравнительно рано — в период завершения роста организма, а старение иммунной системы — еще раньше (у человека — между 10 и 15 годами жизни). По данным Р. Риклефта и Дж. Миттельдорфа, анализ скелетов млекопитающих и птиц различных видов, найденных после их смерти в условиях дикой природы, позволяет заключить, что процент умерших животных с признаками старения варьируется от 10% у кроликов и белок до 80% у соболей и 90% у самок лебедей.
II.1.2. Самоубийство клеток многоклеточных организмов: апоптоз
Однако переломным моментом в отношении к старению как программе стали не эти исследования, а прямое доказательство того, что смерть в принципе может быть запрограммирована в геноме живого существа. В этом открытии решающую роль сыграли работы клеточных биологов по запрограммированной гибели клеток многоклеточных организмов. В 1972 г. появилась знаменитая работа Дж. Ф. Керра и сотрудников, использовавших для этого явления термин «апоптоз» (в английской транскрипции «apoptosis»). Слово «апоптоз» заимствовано у древнеримского ученого и врача Клавдия Галена 3. Он обратил внимание на то, что сломанная ветка уходит в зиму, не сбросив листья, которые жухнут, но не опадают. Поэтому листопад — это активный процесс, а не пассивная гибель листьев от холода, как считалось до Галена. Работами многих авторов конца XX века было установлено, что апоптоз — чрезвычайно широко распространенное явление у всех классов многоклеточных (подробнее см. электронную версию). Апофеозом этих исследований стало обнаружение у червячка Caenorhabditis elegans специальных генов, кодирующих белки, необходимые для апоп-тоза. Упомянутый червячок — любимый объект биологов, так как он прозрачен и состоит всего из около 1000 клеток. Судьбу каждой клетки удается проследить, наблюдая в световой микроскоп за развитием этого миниатюрного (около 1 мм в длину) существа. Так вот, оказалось, что на известных стадиях развития происходит не только увеличение количества размножающихся делением клеток, но и уменьшение этого количества вследствие апоптоза (в общей сложности в апоптоз уходит 60 клеток). Неудивительно, что гены апоптоза оказались среди генов индивидуального развития (онтогенеза) червяка. Так были открыты первые гены смерти (авторы этих работ Х.Р. Хорвиц, Дж. Э. Салстон и С. Бреннер были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине за 2002 г.).
Что может быть вреднее для живой клетки, чем смерть? И тем не менее эволюция создала целую систему белков, активация которых ведет к гибели клетки. Так может быть и смерть от старости запрограммирована? На этот вопрос «пессимисты» отвечают однозначно: одно дело клетки многоклеточного организма и совсем другое — сам организм. Если в процессе онтогенеза какие-то клетки оказались, как у того червяка, лишними, их надо убрать, для чего и придумала эволюция апоптозный механизм, когда ненужная клетка сама кончает счеты с жизнью.
Однако апоптоз учавствует не только в онтогенезе многоклеточных. Как уже отмечалось в части I, любые клетки организма, чтобы продолжать жить, должны непрерывно получать извне сигнал: «Живи дальше!» Без такого сигнала они быстро уходят в апоптоз.
Итак, в геноме любой клетки многоклеточного организма закодирован механизм ее самоубийства. Этот механизм включается в ситуациях, когда клетка становится ненужной или даже вредной для организма.
II.1.3. Запрограммированная смерть одноклеточных
Если апоптоз — изобретение многоклеточных, как думают «пессимисты», то существа, состоящие всего из одной клетки, должны быть лишены «генов смерти» и всего механизма клеточного самоубийства. К сожалению для «пессимистов», такое предположение оказалось ошибочным.
В части I мы уже отмечали, что механизм самоубийства был обнаружен у дрожжей — одноклеточных представителей царства грибов. Один из видов дрожжей, Saccharomyces cerevisiae, — излюбленный объект клеточных биологов и генетиков. Именно на этом организме было сделано следующее важное открытие.
Пока дрожжам хорошо, они размножаются вегетативно, т.е. простым делением. Это не означает однако, что у дрожжей нет полов. S. cerevisiae двуполы, полы обозначаются буквами а и альфа. Ухудшение внешних условий служит сигналом к переходу на половое размножение. Как и многие другие существа, обладающие половым диморфизмом, дрожжи вырабатывают феромоны — особые вещества, привлекающие особи противоположного пола. У S.