Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Взломать старение почему теперь мы сможем жить дольше

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

06.09.2026

Размер:

1 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 910 / 3610 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

водну итуже среду, что инормальных червей. Окажется, что замедленное развитие— характерная черта долгоживущих организмов— обернется тем, что нормальные черви успеют много раз размножиться так, что для потомков нашего героя просто неостанется еды! Всего через несколько поколений отпрысков червей сгеном долголетия практически неостанется.

Неточтобы я хотел вас отговорить отнашего квеста задолголетием. Давайте тем не менее обсудим все неудобства, возника ющие умедленно стареющих животных. Эффект снижения коэффициента размножения дефектов ворганизме проще всего получить засчет снижения скорости метаболизма, вто время как доля энергии, затрачиваемая наисправление молекулярных повреждений, должна увеличиться. Как мы уже обсудили вразделе про универсальные законы роста, такой организм будет медленнее расти ипозже достигнет зрелости, чем его собратья, укоторых коэффициент размножения молекулярных дефектов окажется чуточку выше. Чрезмерный рост коэффициента размножения далеко вобласть неустойчивых значений приведет кбыстрому разрушению организма задолго додостижения зрелости.

Мутации, приводящие кнебольшим изменениям коэффициента размножения, должны происходить все время, иестественный отбор подберет такие параметры, которые оптимизируют траекторию роста взависимости отспецифики факторов смертности иконкуренции заресурсы.

Если время жизни организма ограничено из-за риска инфекционных заболеваний или столкновения схищниками, томожно даже получить эволюционное преимущество, оперируя организмом впредельно неустойчивом режиме— так, чтобы рост происходил как можно быстрее, аразрушение

ПОЧЕМУ МЫ СТАРЕЕМ? 91

организма врезультате старения происходило медленнее, чем смертность отвнешних причин.

Вот почему, возможно, даже вбольшинстве случаев мы имеем дело с«нормально стареющими», тоесть экспоненциально разруша ющимися, организмами. У«эволюционно несовершенных» животных— тех, для которых внешние факторы являются определя ющими вструктуре смертности,— естественный отбор оптимизирует скорость перебора генетических вариантов— признаки, связанные сростом иразмножением вущерб системам контроля повреждений.

«Генетическая рулетка», работа ющая намаксимальной скорости, при которой все еще возможно деторождение, позволяет сделать больше попыток произвести насвет более приспособленных кфакторам среды мутантов.

Как только задача адаптации кновой экологической нише оказывается решена, пусть даже ислучайным перебором, нужные признаки должны быть закреплены, азначит, популяция должна перенасытиться удачными представителями. Вэтот момент преимущества должны получать более устойчивые версии генетической регуляторной сети. Чем устойчивее организм, тем быстрее работают системы ответа настресс итем меньше состояние организма отклоняется отнормы под действием стрессов одинаковойже силы.

Вот почему все живые организмы существуют вокрестности точки бифуркации, или так называемой критической точки, скоэффициентом размножения регуляторных ошибок имолекулярных повреждений около единицы. Можно сказать, что силы естественного отбора заставляют всех животных проживать свою жизнь вблизи точки, разделя ющей устойчивые инеустойчивые организмы. Иными словами, вблизи точки безразличного равновесия.

92 ВЗЛОМАТЬ СТАРЕНИЕ

Достоверность теорий, основанных нагипотезах, связанных сэволюционным отбором, чрезвычайно трудно проверить экспериментально, неприбегая ккомпьютерному моделированию. Тем неменее представления отом, что продолжительность жизни может увеличиваться помере исчезновения факторов риска, таких как инфекционные заболевания или хищники, получила практическое подтверждение.

Вбиологической экологии давно замечено, что наостровах, сравнительно недавно изолированных отпобережья, зачастую формируются более благоприятные для жизни животных условия. Водные массы, окружа ющие остров, предотвращают экстремальные сезонные колебания температур. Наостровах обычно мало неспособных кплаванию крупных хищников. Если представления освязи возраста достижения зрелости ириска столкновения схищниками верны, тоуизолированных островных популяций может снижаться скорость старения иувеличиваться продолжительность жизни.

Виргинский опоссум вдикой природе редко доживает додвух лет. Вневоле этиже животные дотягивают дошести лет истрадают типичными возраст зависимыми заболеваниями: уних снижается репродуктивная способность, происходит потеря массы, развиваются катаракты.

Врезультате наблюдения запопуляцией опоссумов вдикой природе при помощи специальных радиомаяков в1990году удалось установить, что больше половины животных наволе погибает отхищников, изних две трети— отхищников-млекопита ющих, таких как рыси или одичавшие домашние кошки.

Эти особенности сделали опоссума идеальным объектом для естественного экологического эксперимента. Исследование проводили наострове Сапело (штат Джорджия), который отделен отматерика примерно 5 милями водной поверхности

ПОЧЕМУ МЫ СТАРЕЕМ? 93

иболота. Наострове отсутствуют такие представля ющие опасность для опоссумов хищники, как рысь или потомки домашних кошек.

В1988году Стивен Остад начал надевать ошейники срадиомаячками наживотных наострове ина материке. Результаты32 демографических ибиохимических исследований были опубликованы в1993 году33. Выяснилось, что продолжительность жизни животных наострове составила 24,6 месяца против 20 месяцев наматерике.

Это напервый взгляд незначительное изменение продолжительности жизни связано нетолько с отсутствием хищников ивозросшими шансами дожить до более преклонного возраста. Демографические данные показывают, что смертность опоссумов экспоненциально нарастает свозрастом, как иулюдей. Однако время удвоения риска смерти наострове оказалось почти вдва раза выше, чем на материке. Это значит, что старение наострове происходит медленнее.

Заметим, что данные исследования Остада подтверждают наши предположения освязи старения, рисков смерти отвнешних причин иустойчивости организма вовзрослом состоянии. Снижение вероятности встретиться схищниками наострове позволяет носителям мутаций, приводящих кпере распределению потоков энергии впользу регенерации, добиться снижения скорости старения засчет увеличения возраста зрелости.

Предположение озамедлении старения подтверждается иболее тонкими наблюдениями. Так, например, животные наматерике показывали признаки репродуктивного старения: детеныши опоссума вовтором выводке наматерике набирали массу медленнее, чем впервом. Ничего подобного ненаблюдалось наострове.

94 ВЗЛОМАТЬ СТАРЕНИЕ

Исследование Остада стало одним изпервых свидетельств того, что эволюция всостоянии быстро (наотрезках вдесятки тысяч лет) подбирать параметры продолжительности жизни животных взависимости отфакторов внешней среды.

Дилемма между скоростью роста инадежностью организма является универсальной проблемой для любых достаточно сложно организованных систем, будь томашины или компании. Так, например, ключевым элементом корпоративной культуры компании Facebook был слоган: «Двигайся быстро, ломай все вокруг». Пренебрежение ошибками впользу роста, быть может, сыграло ключевую роль впобеде Facebook вжесточайшей внутривидовой борьбе запервенство нарынке социальных сетей.

Ното, что хорошо для стартапов вборьбе задоминирование вэкологической нише, уже неподходит для зрелой компании-лидера. Как только риск погибнуть, проиграв рынок, уступил рискам, связанным сразвитием экосистемы партнеров, ошибки стали обходиться дорого. В2014году генеральный директор иоснователь Facebook был вынужден отрегулировать настройки «метаболизма» компании всторону обеспечения надежности. Напроводимой компанией ежегодной конференции разработчиков F8 было объявлено новое правило: «Двигайся быстро, ноневущерб стабильной инфраструктуре».

Жизнь без старости, илиПотусторонукритической точки

Можно представить себе ситуацию, когда врезультате естественного отбора или медицины будущего коэффициент размножения молекулярных повреждений снижается сколь угодно сильно истановится меньше единицы. Покрайней

ПОЧЕМУ МЫ СТАРЕЕМ? 95

мере внашем мысленном эксперименте любые постоянно возника ющие всистеме ошибки будут быстро исправляться, азначит, возрастные изменения станут невозможными. Итогда мы имелибы дело сорганизмом, вкотором отсутствуют возрастные изменения.

Американский физик, лауреат Нобелевской премии Ричард Фейнман полагал: «Еслибы человек вздумал соорудить вечный двигатель, он столкнулсябы сзапретом ввиде физического закона. Вотличие отэтой ситуации вбиологии нет закона, который утверждалбы обязательную конечность жизни каждого индивида». Вразные годы известные ученые— специалисты вобласти старения (Алекс Комфорт в1956 году, Бернард Стрелер в 1977-м иКалеб Финч в1990-м)— непереставали подчеркивать, что существуют организмы, которые недемонстрируют ниувеличения смертности свозрастом, ни каких-либо других признаков старения. Для описания таких ситуаций в 1990-х годах Финч предложил термин «пренебрежимое старение».

Оказывается, вприроде живет издравствует немало видов животных, укоторых смертность чрезвычайно медленно наступает свозрастом. Знали обэтом давно, новплоть досамого недавнего времени изучались лишь самые примитивные организмы, асам феномен считался скорее забавным исключением.

Популярный пример изогромной кунсткамеры таких природных курьезов— биологически бессмертные медузы Turritopsis dohrnii. Каждый такой организм начинает свою жизнь личинкой, современем опускается надно ипревращается вколонию полипов, производящих медуз. При определенных условиях, таких как стресс или нападение, взрослая медуза может превратиться вполип, способный

96 ВЗЛОМАТЬ СТАРЕНИЕ

квоспроизводству медуз, итак, покрайней мере втеории, добесконечности.

Другой удивительный организм— планария, вид плоских червей спрактически бесконечной способностью крегенерации. Эти животные способны отращивать любую часть своего тела идаже размножаться при необходимости без партнера простым делением: существо отбрасывает хвост, икаждая изполовин тела может превратиться вовзрослый организм. Планарии, использу ющие бесполое размножение, являются, таким образом, вдохновля ющим примером биологически бессмертных созданий.

Несмотря наочевидно очень отдаленное отношение кперспективам продления жизни человека, оба приведенных примера показывают, что нетолько старение неявляется неизбежным законом природы, ноибиологическое бессмертие непротиворечит законам физики иможет запросто возникать (и, наверное, также легко исчезать) вприроде входе эволюции винтересах выживания видов.

Куда более интересным примером теперь уже небессмертия, ноочевидного долголетия без сколь-нибудь заметных изменений состояния организма свозрастом является гидра. Впрестижном журнале Национальной академии наук США (PNAS) в201534году были опубликованы результаты восьмилетнего исследования большой популяции этих простейших животных35. Выяснилось, что смертность сохраняется наодном уровне — примерно пять случаев на1000 вгод. Неменяются, по-видимому, идругие физиологические параметры организма: так, например, каждое животное производит примерно одного детеныша вмесяц независимо отвозраста. При этом авторы отмечают, что среднее время жизни животных вдикой природе составляет всего несколько недель.

ПОЧЕМУ МЫ СТАРЕЕМ? 97

25,0

Homo sapiens

(Япония, 2009)

22,5

20,0

17,5

15,0

12,5

10,0

7,5

5,0

2,5

0,0

15 Годы 102 13 Годы 89

5,0

Orcinus orca

(Косатка)

2,5

0,0

11 Годы 59 2 Годы 17

5,0

Cervus

elaphus

2,5

(Благородный олень)

0,0

11 Годы 59

5,0

Ovis aries

(Соэйская

овца)

2,5

0,0

1 Годы 12 1 Годы 16

5,0

Pinus sylvestris

(Сосна

2,5

обыкновенная)

0,0

4 Годы 3 0 12 Годы 40 2 Годы 11

5,0

Geonoma

orbignyana

(Геонома)

2,5

0,0

34 Годы 123

5,0

Parus major

(Большая

2,5

синица)

0,0

0 Годы 4

5,0

Paramuricea

Показатели смертности и фертильности (левая и правая оси, соответственно)

clavata

(Красная

2,5

горгония)

0,0

7 Годы 44 14 Годы 66 1 Го д ы 8

Homo sapiens

(Швеция, 1881)

Daphnia

longispina

(Дафния)

4 День 48

Caenorhabditis

elegans

(Нематода)

4 День 25

Ceratitis capitata

(Средиземно-

морская плодо-

вая мушка)

3 День 63

Crocodylus

jonsoni

(Австралийский

пресноводный

крокодил)

Lacerta vivipara

(Ящерица)

2 Годы 6

Hydra

magnipapillata

(Гидра)

0 Годы 14

Vibumum furcatum

(Калина)

Смертность

Плодовитость

Доля выживших

Leucopsar rothschildi

(Балийский

скворец)

1 Годы 18

Panthera leo

(Лев)

Pediculus Humanus

(Чело-

веческая

вошь)

1 День 34

Apus melba

(Белобрюхий

стриж)

Marmota

ﬂ aviventris

(Желто-

брюхий

сурок)

Ulex minor

(Утесник

Галля)

2 Годы 39

Pagurus

longicarpus

(Рак-

отшельник)

1 Годы 8

Laminaria

digitata

(Ламинария)

Люди

Другие млекопитающие

Другие позвоночные

Безпозвоночные

Poecillia

reticulata

(Рыбка гуппи)

2 Месяц 38

Papio

cynocephalus

(Желтый

бабуин)

5 Годы 24

Pan

troglodytes

(Шимпанзе)

8 Годы 49

Cygnus olor

(Лебедь-

шипун)

2 Годы 16 0 Годы 4

Accipiter

nisus

(Ястреб-

пере-

пелятник)

1 Годы 8 1 Годы 11 7 Годы 26

Borderea

pyrenaica

(Бордерея)

6 Годы 27 5 Годы 14

Atriplex

acanthocarpa

(Белена)

2 Годы 9

Quercus

rugosa

(Дуб)

27 Годы 177

Homo

sapiens

(Древние

люди)

12 Годы 81 4 Годы 33

Macrotrachela

sp.

(Коловратка)

2 День 64

Drosophila

melanogaster

(Плодовая

мушка)

1 День 52

Microtus

oeconomus

(Полевкаэкономка)

0 Месяц 11

Cryptantha

ﬂ ava

(Желтый

огуречник)

Ficedula albicollis

(Мухоловка)

1 Годы 5

Haliotis

rufescens

(Устрица)

7 Годы 17 3 Годы 11

Gopherus

agassizii

(Пустынная

черепаха)

12 Годы 64

Формы старения и нестарения в живой природе

Деревья

Другие растения

Водоросли

Fulmarus

glacialoides

(Серебристо-

серый

буревестник)

Capreolus capreolus

(Косуля)

1 Годы 13

Rupicarpa

rupicarpa

(Серна)

1 Годы 9

Hypericum

cumulicola

(Зверобой)

Agave

marmorata

(Агава)

Rhododendron

maximus

(Рододен-

дрон круп-

нейший)

Rana aurora

(Красноногая

лягушка)

Avicennia

marina

(Белое

мангровое

дерево)

3 Годы 123

0,1

0,001

0,1

0,01

0,1

0,01

0,1

0,01

0,1

0,01

0,1

0,01

0,1

0,01

0,1

0,01

98 ВЗЛОМАТЬ СТАРЕНИЕ

Мы уже обсуждали, что определение продолжительности жизни ихарактера ускорения смертности свозрастом для животных вдикой природе— это очень непростая задача. Тем неменее, несмотря наотсутствие экспериментальных данных, долго считалось, что родители идети всегда конкурируют заодни итеже ресурсы, азначит, увеличение смертности иснижение рождаемости свозрастом эволюционно неизбежно.

В2013-м вжурнале Nature была опубликована

работа группы исследователей изГермании, Нидерландов, Австралии иСША, выполненная под руководством профессора Джеймса Вопела ипосвященная разнообразию форм старения (инестарения) вживой природе37. Ученые изучили изменение смертности иплодовитость у11 видов млекопитающих, еще 10 видов позвоночных, атакже 12 видов растений иводорослей (см. рис. на с. 98).

Если вы думаете, что увсех животных ирастений все как улюдей, вы ошибаетесь. Внаше время вероятность смерти отвсех причин уяпонской женщины, достигшей возраста 102года, более чем в20 раз выше, чем ввозрасте 30лет. Скорость увеличения смертности усовременного человека втечение жизни является беспрецедентным посравнению сдругими организмами.

Кпримеру, шансы пустынной черепахи (Gopherus agassizii) умереть снижаются свозрастом, причем так, что этот процесс продолжается вплоть домаксимального возраста, вкотором еще существуют измерения. Внекоторых случаях, как уразновидности дуба Quercus rugosa, первоначальный спад риска смерти превращается вплато, так что вопределенном возрасте смертность перестает зависеть отвозраста.

Скептики заметят, что возраст-независимая смертность запросто может оказаться ошибкой измерения. Никто,

ПОЧЕМУ МЫ СТАРЕЕМ? 99

скажут нам, неимеет права утверждать, что эти животные нестареют. Быть может, речь идет отех, укоторых скорость старения крайне низка, имы просто недождались момента, когда риск смерти значимо возрастает.

Отчасти это может быть исправедливо. Расписная черепаха (Chrysemys picta) может доживать вдомашних условиях до55лет идолгое время считалась пренебрежимо стареющей. Наблюдения38 длительностью почти три десятка лет показали, что насамом деле риск смерти очень медленно, нонарастает, втовремя как количество ижизнеспособность помета крайне медленно, носнижаются.

Последнее обстоятельство еще раз показывает монументальные трудности организации исследования старения долго живущих видов. Для изучения феномена пренебрежимого старения мы неможем собрать влаборатории всех животных вдостаточном для получения достоверных результатов количестве ипотом заботиться оних десятки лет просто для того, чтобы выяснить, быстро или медленно посравнению друг сдругом они умирают.

Вот почему для поиска потенциальных долгожителей требуются более эффективные средства. Одним излучших решений оказалось изучение той самой связи между долголетием иразмером животного, получившей свое объяснение вработах Джеффри Веста.

Втовремя как продолжительность жизни большинства млекопита ющих более или менее совпадает со временем взросления изависит отмассы животного, существует ряд явных исключений. Человек, например, живет примерно вдва раза дольше, чем следовалобы ожидать при его размерах.

Изучение еще одного такого исключения привело

кэкспериментальному подтверждению существования

100 ВЗЛОМАТЬ СТАРЕНИЕ

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 910 / 3610 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]