7.4.4 Регенерация

Большинство организмов способно заменять (регенерировать) утраченные клетки, ткани или органы. Такая утрата может быть периодической или непрерывной, в результате «снашивания» (тогда она возмещается путем физиологической регенерации), а может также быть следствием случайного повреждения или эксперимента (тогда регенерацию называют репаративной). Пресноводную гидру (Hydra), планарию или немертину Lineus можно разрезать на 100 и более частей, каждая из которых будет способна регенерировать целый организм. У морской звезды (тип иглокожие) восстанавливаются не только отломанные лучи, но и полноценный организм может вырасти из отдельного луча (рис. 7.20). Подобным же образом растения можно размно­

А	Б	В

Рис. 7.20. Регенерация морской звезды. А, Б, В – последовательные стадии регенерации

жать черенками. Целые растения могут регенерировать даже из отдельных клеток. У позвоночных регенерационная способность ограничена внутренними органами и физиологической регенерацией; у нематод (круглых червей), пиявок (Hirudinea) и морских ежей она совершенно отсутствует. Регенерация может происходить за счет клеток, оставшихся эмбриональными, – клеток камбия (у растений), археоцитов (у губок). Эти клетки мигрируют (у животных) к месту ранения и образуют бластему, которая затем проходит через периоды роста и дифференцировки. Настоящая передифференцировка (метаплазия) распространена у растений: клетки постоянной ткани дедифференцируются в эмбриональную каллусную ткань (раневой каллус), которая, вновь дифференцируясь, регенерирует все утраченные ткани. Сходным образом восстанавливается, например, пигментированный эпителий радужки в глазу саламандры при де- и редифференцировке после оперативного удаления хрусталика. У растений и многих животных процессы регенерации находятся под гормональным контролем.

7.5 Биологическое старение

Течение человеческой жизни от рождения до смерти, включая фазы быстрого роста, полового созревания, взрослую стадию и период старости, по-видимому, запрограммировано генетически. Хотя средняя ожидаемая продолжительность жизни в результате успехов медицины за последние сто лет в развитых промышленных странах почти удвоилась и растет дальше, максимальная продолжительность жизни осталась почти неизменной (табл. 7.2).

Малоизвестно какими причинами обусловлен процесс старения и протекает ли он сходным образом у всех живых существ. Клетки и ткани в культуре in vitro от одноклеточных организмов до экспериментально изолированных клеток или даже тканей растений и животных потенциально бессмертны, гибель их наступает лишь при неблагоприятных условиях. Отмирание крупных деревьев имеет, видимо, механические причины – возрастающие труд­

Таблица 7.2

Средняя и максимальная продолжительность жизни некоторых млекопитающих

	Продолжительность жизни. годы
	средняя	максимальная
Мышь	2	3
Коза	9	18
Кошка	15	21
Обезьяна	15	29
Собака	15	34
Бык	23	30
Индийский слон	?	 57
Человек	70	120 (150?)

ности доставки необходимых веществ. И все же мамонтово дерево достигает возраста 5000 лет, остистая сосна – 4500, дуб черешчатый – 2000 лет. У растений, цветущих и плодоносящих лишь однажды, а затем отмирающих, толчок к старению дают цветы и плоды.

Процесс старения наиболее изучен у млекопитающих. Он сопровождается очень многообразными изменениями в тканях и органах. Согласно кальциевой теории, старение в значительной мере связано с нарушением обмена кальция. Высокими дозами витамина D или паратгормона у крыс можно вызвать обызвествление тканей (отложение кальция, извлекаемого из костей, в стенках сосудов, коже, хрусталике и т.д.) вместе с другими симптомами старения. С другой стороны, содержание кальция в артериях у очень старых лошадей (30 лет) соответствует таковому у 30-летнего молодого человека. Другие теории подчеркивают роль накопления волокнистого белка коллагена (в коже, сосудах и т.п., где он потом с течением времени уплотняется) или липофусцина (пигмент старения, накапливающийся, например, в сердечной мышце и нервной ткани). Однако мышцы, тоже стареющие, не накапливают коллагена, а в экспериментах, в которых у молодых крыс вызывали ускоренное образование «пигментов старения» (создавая нехватку О₂, витамина Е и т.п.), ожидаемая продолжительность жизни не уменьшалась. Поэтому обызвествление, накопление коллагена или липофусцина – это скорее симптомы, чем причины старения.

В настоящее время кажется наиболее обоснованной теория соматических мутаций. В соматических клетках (клетках тела), так же как и в половых, могут спонтанно происходить мутации, которые, как правило, должны отрицательно влиять на функционирование клетки. Накопление таких мутаций ведет к нарушению функций организма и, в конце концов, к смерти. Эксперименты по облучению мышей выявили тесную корреляцию между хромосомными аберрациями и старением. Мутировавшие клетки могут также начать синтезировать измененные белки, которые будут вызывать у животного иммунную реакцию (аутоиммунитет). С аутоиммунными реакциями связан ряд заболеваний, которые сильно учащаются к старости (например, суставной ревматизм).