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 89 / 369 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Социальные сети еще вбольшей степени облегчают распространение информации истирают границы между группами людей истранами. Вумелых руках интернет-предпринимателей или политических троллей новые технологии становятся оружием, которое может привести кпоявлению самых разрушительных мемов. Крис Уэзерелл, разработчик компании Twitter, создал кнопку «retweet» итем самым радикально повысил коэффициент размножения для мемов винтернете. Сегодня Крис сожалеет отом решении: «Это как дать четырехлетнему ребенку заряженное ружье, вот что мы тогда сделали».

Старение ивзрыв

При ближайшем рассмотрении оказывается, что многие процессы, связанные состарением или даже сам процесс старения, могут обладать признаками цепной реакции. Интуитивно понятно, что каждое новое хроническое заболевание будет снижать способности организма противостоять новым, азначит, иорганизм как целое тоже окажется неустойчивым иколичество хронических заболеваний упациента может нарастать вгеометрической прогрессии.

Примерно в2012году вместе смоим первым научным руководителем профессором Леонидом Меньшиковым, физиком-теоретиком изНационального исследовательского центра «Курчатовский институт», инашим американским коллегой Робертом Шмуклером Рисом, специалистом вобласти молекулярной биологии игенетики старения ирекордсменом вделе увеличения продолжительности жизни многоклеточных животных, мы попробовали выяснить связь между экстремальной стрессовой устойчивостью, характерной для медленно стареющих видов, идинамикой старения. Мы

ПОЧЕМУ МЫ СТАРЕЕМ? 81

прибегли к«мысленному эксперименту» иобратились кэлементарной модели одноклеточного организма.

Характер любого организма определяется генетической информацией, которая записана ввиде последовательности определенных химических групп— «букв» генетического кода. Полная длина ДНК водной клетке человека больше двух метров! Чтобы уместиться внутри крошечного ядра, ей приходится многократно извиваться так, что для постоянного чтения генетической информации требуется сложнейшая хореография молекулярной машинерии, адеформации неизбежны.

Андрей Гудков изКомплексного онкологического центра имени Розуэлла Парка (Буффало, США), один изсамых авторитетных специалистов вобласти биологии старения, очень наглядно сравнил ежесекундно возника ющие трудности вработе генетической машины спроблемой распутывания многокилометровой лески, утопленной вмаленьком пруду. Каждый, кто раз вжизни сталкивался сузлом издвухметровой лески, должен оценить масштаб бедствия. Это настоящая топологическая катастрофа!

Чтобы распутать такую леску идобраться докаждого нужного кусочка ДНК, существует целый комплекс молекулярных машин— белков, способных обеспечить практически беспрепятственное прохождение двух цепочек ДНК сквозь друг друга. Андрей сравнивает работу этих молекултопоизомераз спираньями впруду: они способны разрезать одну изцепочек ДНК, удержать куски, пока другая цепочка проходит сквозь разрез, апотом сшить разрезанный кусок заново. Время отвремени врезультате такой непрерывной ДНК-рубки возникают механические повреждения, когда обе цепи ДНК разорваны инормальная работа клеточных механизмов оказывается невозможной.

82 ВЗЛОМАТЬ СТАРЕНИЕ

Прямые механические повреждения— это скорее даже экзотика. Япривел этот пример, чтобы показать, скакими сложнейшими проблемами приходится сталкиваться каждой клетке каждую секунду нашей жизни в«житейских» ситуациях, которые мы даже невоспринимаем как стрессовые.

Существует масса разруша ющих воздействий наДНК. Впервую очередь приходят наум свободные радикалы, такие как активные (или как еще их называют, реактивные) формы кислорода, которые возникают врезультате работы метаболической машины инеточной работы «сборочных систем» ивызывают химические модификации молекул белков или ДНК.

Помимо внутренних причин повреждения генетического кода существует имасса внешних. Буквально самым ярким примером являются ультрафиолетовые лучи, способные привести ксшивкам тиминовых оснований, которые мешают работе ДНК-связыва ющих энзимов. Результат взаимодействия излучения ибиологических молекул можно увидеть очень просто: достаточно посмотреть накожу человека, который провел несколько часов насолнце вхороший летний день без адекватной защиты.

Часто приходится слышать, что старение иболезни являются результатом повреждений нашей ДНК. Может показаться, что данные нам срождения системы исправления генетических поломок оставляют желать лучшего инам просто необходимо их улучшить биоинженерными способами.

Насамом деле наши драгоценные гены защищены чрезвычайно эффективными молекулярными машинами, ежесекундно исправля ющими колоссальное количество ошибок. Дело втом, что, прежде чем яначал писать эту книгу, авы получили возможность ее прочитать, наши бесчисленные

ПОЧЕМУ МЫ СТАРЕЕМ? 83

предки столкнулись сневероятными кризисами, зачастую ставящими под сомнения само существование жизни нанашей планете. Следы этих эпических событий навсегда остались внашем геноме ввиде все более совершенных защитных систем.

Вернемся намиллиард лет назад. Защита отультрафиолетовых лучей была куда более актуальной назаре жизни нанашей планете. Солнечный свет был источником генетических повреждений, ноодновременно инеисчерпаемым источником энергии. Овладение солнечной энергией (фото синтез) сделало живые организмы геологической силой ипозволило навсегда изменить состав атмосферы, насытив ее кислородом, аследовательно, иозоном (молекулярная форма кислорода, накаплива ющаяся встратосфере ввиде тонкого защитного экрана изащища ющая все живое отультра фиолетового излучения). Однако Солнце неединственный источник смертельных лучей.

Если кто считает, что природа— мать ваша— как-то особенно вас любит (ипотому требует взаимности), предлагаю подумать вот очем. Вспышки гамма-излучения— результаты взрывов сверхновых или слияний нейтронных звезд ичерных дыр. При одном таком событии может выделяться энергия, примерно равная полной энергии излучения Солнца завсе время его существования.

Предполагается, что гамма-лучи немогут преодолеть атмо сферу нашей планеты вдостаточной степени, чтобы повредить живым организмам напрямую. Однако уничтожить озоновый слой иобеспечить массовое вымирание ему под силу. Вслучае , если вспышка гамма-излучения произойдет недалеко отнашей Солнечной системы, сопутству ющие ему космические лучи могут вызвать лучевую болезнь увсех жителей стороны планеты, обращенной квзрыву.

84 ВЗЛОМАТЬ СТАРЕНИЕ

В2014году исследователи Цви Пиран иРауль Хименес изЕврейского университета вИерусалиме иБарселонского университета опубликовали статью

, согласно которой вероятность гамма-вспышки, достаточной для массового вымирания нанашей планете, составляет 50% запоследние 500млнлет ипримерно 90% запоследние 5млрдлет. Для сравнения : возраст Солнечной системы— примерно 4,6млрдлет, азначит, нашим далеким предкам почти наверняка пришлось столкнуться счем-то подобным.

Существует гипотеза, что так называемое ордовикскосилурийское вымирание— массовая катастрофа, случившаяся около 450–440млн лет назад,— было вызвано как раз вспышкой гиперновой вближайших галактических окрестностях. Это третье посиле, тоесть подоле вымерших родов, изизвестных нам случаев массового вымирания вистории Земли ивторое— попотерям вколичестве живых организмов. Впользу космических причин катастрофы говорят палеонтологические данные: предполагается, что вбольшей степени пострадали животные, обита ющие нанебольшой глубине ипотому более чувствительные культрафиолетовому излучению.

Чтобы лучше понять, счем пришлось иметь дело нашим предкам, обратите внимание натихоходок, или водяных медведей. Эти маленькие беспозвоночные, размером всего 0,1–1,5мм, являются, возможно, самыми живучими организмами нанашей планете.

Чуть что нетак, тихоходки способны впадать всостояние анабиоза, вкотором могут находиться годами. Животные способны переживать экстремальные давления (до6000 атмо сфер, что в5,5 раза больше, чем надне Марианской впадины), практически полное обезвоживание (доля воды при этом может доходить до1% отнормы, ауровень метаболизма

ПОЧЕМУ МЫ СТАРЕЕМ? 85

падает до0,01% отнормы). Влитературе отмечены случаи выживания этих существ втечение 8–10 часов как при экстремально низких температурах, так ипри температуре свыше 60–65°C.

Тихоходки— первые живые организмы, для которых установлена способность выживать вкосмическом пространстве. Первые такие данные были получены в2007году врезультате международного эксперимента наборту отечественного спутника «Фотон-М3»31. Водяные медведи выжили идали жизнеспособное потомство после того, как провели более 10 дней наповерхности спутника. Эксперимент проводился вкосмическом вакууме вразных условиях: втени ипод действием космических лучей, включая солнечное излучение. В2011-м аналогичные результаты были получены итальянскими учеными наборту Международной космической станции.

Эти идругие эксперименты показывают, что тихоходки всостоянии выдержать в1000 раз более высокий уровень ионизиру ющего излучения, чем любые другие организмы (5000 Грей гамма-радиации против примерно 5 Грей предельной дозы для человека).

Организмы, похожие наводяных медведей, появились впервые 530млн лет назад , вкембрийском периоде , истех пор пережили все массовые вымирания. Вопределенном смысле тихоходки являются живыми ископаемыми, памятниками изобретательности природы вискусстве молекулярной инженерии, овладение которой потребовалось для выживания нанашей планете.

Даже удивительно, что, несмотря наколоссальные возможности выживания вэкстремальных условиях, тихоходки живут всамых обычных обстоятельствах: рядом снами, вмоховых илишайниковых подушках наземле, деревьях искалах.

86 ВЗЛОМАТЬ СТАРЕНИЕ

Вкачестве интеллектуального упражнения предлагаю читателю задуматься отом, зачем эволюция позволила себе причуду создать «абсолютно неубиваемое» живое существо, способное пережить ядерную войну иперелет наМарс, апоселила его намокром камне рядом свашим домом. Постарайтесь придумать что-нибудь правдоподобное.

Попробовали? Позвольте спросить, что получилось? Правильно японял, что, повашей версии, тихоходки ждут извержения вулкана или очередной атомной войны (взависимости отого, что вероятнее ввашем районе), всегда готовые подняться встратосферу и,поймав солнечный ветер, найти себе новую планету?

Вкаждой шутке есть доля шутки: известнейший американский авиаконструктор, руководитель легендарной Skunk Works*, Бен Рич, приложивший руку кразработке самолетов-шпионов U-2 иSR-71, отмечал всвоих мемуарах, что навысоте свыше 20 000м самолет все равно сталкивается снасекомыми. Наскорости свыше трех скоростей звука каждое такое столкновение— это серьезное испытание для лобового стекла, оптики иповерхности самолета. Американские инженеры предполагали, что насекомые вверхних слоях атмосферы могли появиться врезультате открытых ядерных испытаний. Может, это итак, аможет, инет. Кто насамом деле знает, насколько далеко распространяется биосфера Земли?

Если без шуток, товапреле 2019года наповерхности Луны разбился израильский исследовательский космический

* Skun k Works («Мастерская скунса», или вдругом варианте «Дело

дрянь»)— секретное подразделение аэрокосмического концерна

Lockheed (ныне Lockheed Martin), созданное для разработки перспек-

тивных проектов.

ПОЧЕМУ МЫ СТАРЕЕМ? 87

аппарат «Берешит». Наего борту были тихоходки, иамериканский предприниматель-инноватор Нова Спивак, глава биологического проекта «Миссия Ковчег», который иотправил их вкосмос вцелях эксперимента, абсолютно уверен: они выжили при крушении инаходятся сейчас наповерхности спутника Земли.

Вернемся внаши дни: мы живем влучшее извремен, асотни миллионов лет тягот иэволюционных лишений позволили создать организмы, совершенные настолько, что практически любые молекулярные повреждения могут быть быстро исправлены. Почемуже тогда наши гены повреждаются свозрастом имы все равно стареем?

Для ответа давайте задумаемся : что произойдет, если космическая частица повреждает молекулу ДНК инарушает работу какого-то изгенов? Легко себе представить, что затовремя, которое потребуется системе коррекции ошибок навосстановление последовательности гена, синтез белка, аминокислотная последовательность которого закодирована вгене, станет невозможен. Аэто значит, что вмолекулярной конфигурации клетки возникнет ошибка. Что произойдет дальше?

Каждая изтаких ошибок, если она сохранится достаточно долго, может привести кизменению состояния всего организма. Запущенный каскад молекулярных событий может привести кдерегуляции работы еще некоторого количества генов, которые всвою очередь начнут производить невовремя (или вовремя непроизводить) еще больше новых молекул, что может привести кновым иновым ошибкам.

Наматематическом языке простейшая модель жизни исмерти выглядит так. Предположим, что «поврежденный» физически либо науровне регуляции ген производит неправильно или невовремя некоторое количество молекул,

88 ВЗЛОМАТЬ СТАРЕНИЕ

тоесть молекулярных ошибок. Каждая изних дерегулирует работу определенного количества генов. Исправление генетических имолекулярных дефектов требует времени , и взависимости отскорости производства новых молекул или устранения повреждений каждая ошибка вгеноме всреднем производит определенное количество новых молекулярных повреждений.

Узнаете язык? Коэффициент размножения молекулярных повреждений растет, если системы исправления повреждений неэффективны (времена жизни повреждений или ошибок вгеноме или среди биомолекул велики). Точно также высокая скорость метаболизма требует высокого темпа производства новых молекул, что автоматически означает, что также быстро будут умножаться ирегуляторные ошибки.

Как только коэффициент размножения повреждений ворганизме оказывается больше единицы, абсолютно также, как ивслучае синфекцией или поаналогии сядерным реактором, молекулярные ошибки будут неограниченно размножаться. Другими словами, наш воображаемый (или похожий нанего реальный) организм окажется неустойчивым ивконечном итоге разрушится, тоесть умрет.

Несмотря накажущуюся простоту, внеустойчивом режиме наш модельный организм вмысленном эксперименте стареет иумирает позакону Гомперца–Мейкхама также, как мы свами. Модель показывает, что, понижая уровень метаболизма или повышая эффективность систем исправления ошибок, можно замедлить старение.

Важно, что разрушение организма вэтом случае произошлобы невсилу того, что возникают ошибки или повреждения, которые невозможно устранить. Помните, мы предположили, что наш воображаемый организм бесконечно эволюционно совершенен испособен справиться слюбыми

ПОЧЕМУ МЫ СТАРЕЕМ? 89

проблемами? Даже вэтом случае может возникнуть старение взависимости отгенетических настроек, определя ющих «чувствительность» организма кповреждениям ибалансирующих потоки энергии для удовлетворения потребностей роста ирегенерации.

Скептики заметят, что наша модель является драматическим упрощением, если неоскорблением, поотношению ксложности реальных биологических систем. Тем неменее, покрайней мере вмысленном эксперименте, старение может возникнуть или исчезнуть водной итойже системе врезультате непрерывного изачастую небольшого изменения параметров. Это значит, что для того, чтобы остановить старение, ненужно придумывать никаких новых механизмов, достаточно научиться правильно использовать те, что унас уже есть.

Жизнь вбезразличном равновесии

Если иправда все так просто инебольшими изменениями настроек молекулярной машины можно добиться полного выключения старения, топочемуже тогда нас окружают стареющие организмы?

Ответ может показаться неожиданным, апервый раз его версию яуслышал отпрофессора Роберта Шмуклера Риса вовремя одного измоих регулярных визитов встолицу Арканзаса— город Литл-Рок. Роберт был одним изпервых, кто обратил внимание наэкстремальную стрессовую устойчивость ипродолжительность жизни мутанта, генетически модифицированного червя-нематоды, способного прожить в10 (!) раз дольше, чем его «нормальный» здоровый собрат.

Профессор заставил меня подумать отом, что произойдет, если мы выпустим таких сверхдолгоживущих мутантов

90 ВЗЛОМАТЬ СТАРЕНИЕ

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 89 / 369 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]