Рецепты молодости от современной науки

- Какая может быть биологическая выгода от самоуничтожения организма?

- Это выгодно не организму, а сообществу организмов.

- То есть вы предположили существование механизма запрограммированной смерти чисто логически?

- Да, я выстроил чисто логический ряд. Мой знакомый филолог Михаил Леонович Гаспаров предложил название этому гипотетическому явлению - феноптоз.

- Существует ли феноптоз в природе?

- Я уже говорил, что бактерии бессмертны, но тем не менее феноптоз у них точно есть. Они не умирают от старости, но могут самоуничтожаться при внедрении в них бактериофагов - бактериальных вирусов. Таким способом они спасают от смерти бактериальную популяцию. Уже известно три различных механизма самоубийства бактерий.

Бактерия также может покончить с собой, если у нее появились разрывы в ДНК. Зачем это нужно? Для объяснения я приведу пример. Скажем, перед вами поставлена задача: получить больше рыбопродукции. На первый взгляд она кажется простой - нужно только ввести осетрам или семге гормон роста, и успех обеспечен. Пробный эксперимент решили провести на японской аквариумной рыбке. Рыбкам ввели человеческий гормон роста, и они сразу стали прибавлять в весе. Но выяснилось следующее обстоятельство: треть самцов-гигантов погибает, не достигнув половой зрелости. А самки, как оказалось, предпочитают иметь потомство от более крупных самцов. Поскольку треть самцов не способна к воспроизводству, вероятность того, что дело дойдет до появления потомства, уменьшается. Компьютерный анализ показал, что если в популяцию из 60 тысяч рыбок выпустить 60 самцов с введенным им гормоном роста, то через 40 поколений стая исчезнет полностью. Если выпустить одного "гиганта", то стая исчезнет тоже, только для этого понадобится больше времени. Вот как мало нужно, чтобы загубить живую систему. Кстати, этот эксперимент - удар по концепции Медавара: получается, что для вырождения биологического сообщества совсем не обязательно достижение старости большинством животных. Если старение сопровождается изменением генетической программы, достаточно одной-двух старых особей.

- Так почему же бактерия уничтожает себя при генетических поломках?

- Приведенным примером я ответил на этот вопрос: природе необходимо "выбраковывать" появившихся мутантов, иначе в скором времени может исчезнуть вся популяция. В небольшой степени мутагенез необходим, иначе бы не существовала видовая изменчивость. Но как только степень мутаций становится выше допустимой, особь (в данном случае бактерия) уничтожает сама себя.

Если у бактерии повредить ген, отвечающий за синтез белка, который посылает сигнал о неполадке, то бактерии будут жить бесконечно долго, даже с измененной ДНК. Сигнала-то о том, что пора покончить с собой, не поступает.

- А может быть, феноптоз присущ исключительно бактериям?

- Я думаю, что закон "выбраковывания" генетически неполноценных особей должен работать у всех живых существ, включая и человека. Ведь появление монстров может привести к полному исчезновению вида независимо от степени сложности организма.

- Итак, мы пришли к тому, что смерть - это запрограммированное самоуничтожение генетически неполноценного старого организма.

- С возрастом в геноме неумолимо накапливаются различные ошибки. А с точки зрения логики чрезвычайно разумно не допускать существование, а тем более размножение генетически неполноценных (к каковым относятся и старые) особей. И поэтому, когда ошибок становится слишком много, будет полезно для сообщества, если организм уничтожит себя сам.

Все это я назвал "самурайским законом" биологии - лучше умереть, чем ошибиться. А на научном языке "самурайский закон" формулируется следующим образом: во всех живых системах, начиная с внутриклеточной органеллы до организма, существует система самоликвидации. Она срабатывает в том случае, когда живая система становится опасной или ненужной биологической системе, стоящей выше по иерархической лестнице. Митохондрия делается ненужной клетке, а животное - сообществу своих сородичей.

- Ненужной биологическую систему делают накопившиеся в ней ошибки?

- Совсем не обязательно. Листья опадают не потому, что в их клетках накопились ошибки, а потому, что иначе ветки сломаются под тяжестью снега. Поэтому ошибки - важная, но не единственная причина самоуничтожения.

- Получается, что достаточно "отключить" на генетическом уровне механизм самоуничтожения и сделать так, чтобы живые организмы оставались нужными сообществу сородичей, и смерть от старости будет побеждена?

- Теоретически такое возможно. Если удастся "сломать" механизм старения человека, то с нами случится то же самое, что и с бактерией, у которой "выключили" белок, следящий за поломками генома: нам нужно будет намного больше лет, чтобы умереть случайной смертью или смертью от "поломок". Доля случайных смертей даже в развитых странах все еще вполне измерима - около 10%. Но во всяком случае до мафусаиловых лет большинство людей будет доживать уж точно. Если люди будут умирать от накопления поломок, а не от запрограммированной смерти (феноптоза), то продолжительность их жизни возрастет во много раз.

- Если люди смогут жить сотни лет, то не станет ли "отключение" естественного генетического механизма самоликвидации затянувшейся старостью?

- Очень интересен пример бамбука: около двадцати лет он размножается вегетативно, а потом неожиданно зацветает. И как только он дает семена, бамбуковая роща "умирает", чтобы освободить место будущим побегам. "Старение" бамбука происходит всего в несколько дней. Но это, конечно, исключение. Как правило, старость растянута во времени. В этом есть большой биологический смысл. Старение не соответствует скорости накопления генетических ошибок, ошибки накапливаются быстрее. Именно поэтому я утверждаю, что при "отключении" механизма самоликвидации человек перестанет стареть. Физиологически бессмертный (или почти бессмертный) человек, вероятно, будет соответствовать зрелому возрасту.

- Работает ли "самурайский закон" биологии в человеческом обществе?

- Проявления "самурайского закона" биологии часто встречаются в поведении людей. Например, "ксенофобия" - враждебность ко всему чужому - проявление стадного инстинкта и стадного закона: "не надо выделяться". Национализм - это тоже отголосок того же самого стремления уничтожить чужака, которое заложено в любом живом существе, начиная с бактерии. Да и в самурайском обществе человек, не соответствующий его законам, сам себе выносил приговор.

- Вы много говорили о роли накопления ошибок в геноме, но почти ничего не сказали о таком понятии, как нужность (или ненужность) старого животного биологическому сообществу. Какова его роль в старении?

- В человеческом сообществе гораздо больше стариков, чем в любой популяции животных. Почему так произошло? Дело здесь не только в хороших условиях жизни. Есть точка зрения, что у людей старики выполняют множество функций, делающих их полезными сообществу. Пока человек чувствует свою нужность, его биохимические системы не посылают организму сигналов о самоуничтожении. Но как только человек почувствует себя бесполезным сородичам, он с большой вероятностью уйдет из жизни, подчинившись некоему внутреннему сигналу.

Существует корреляция между продолжительностью жизни и нужностью: дольше живут те, кто выполняют необходимую обществу работу и одновременно ощущают себя хозяевами своей судьбы. Это объясняет интересный парадокс: из всех американцев дольше всего живут члены Верховного суда США, которых, как известно, избирают пожизненно.

- А что говорит по поводу старения и смерти современная наука? Наверное, "выключить" механизм самоуничтожения у любого смертного живого существа не так уж просто?

- Может быть, и просто. Надо только понять, что это за механизм. Например, итальянский ученый П.-Дж. Пелличи выключил всего один ген из десятков тысяч генов в геноме мыши, и продолжительность жизни таких мышей увеличилась на 30%. Такой мутацией исследователь предотвратил образование одного из белков клетки - р66sch. Этот белок действует в цепи передачи сигнала о появлении "поломок" в геноме к механизму самоубийства клеток. Не исключено, что, "выключив" подобный ген у нас, мы продлим человеческую жизнь лет на 30. Правда, есть одно маленькое "но": этот же самый белок, давая клеткам сигнал о самоубийстве, предотвращает образование раковой опухоли. То есть при отмене клеточного апоптоза жить мы станем дольше, но увеличится доля смертности от рака. Апоптоз хотя и защищает нас от рака, но играет отрицательную роль при инфарктах и инсультах - болезнях, от которых умирает больше половины больных на земном шаре.

- Вы говорили про японских аквариумных рыбок: если в популяции появятся особи с измененным геномом, все биологическое сообщество может исчезнуть с лица Земли. Не опасаетесь ли вы, что такое произойдет при "выключении" какого-либо гена?

- Вы затронули важный вопрос. Если бы человек был зверем, то это было бы очень страшно. Но человек - существо социальное, его жизненные условия меняются гораздо быстрее эволюционного процесса. Эволюция протекает сотни тысяч лет, человек в своей деятельности по изменению мира такими сроками не оперирует. И если уж он додумается до радикального продления своей жизни, то как-нибудь найдет способ устранить его отрицательные последствия.

- Вы полностью полагаетесь на человеческий интеллект?

- Я полагаюсь на разумность человека.

- Давайте еще раз вернемся к старению. Что такое возраст с точки зрения биохимика и молекулярного биолога? Чем отличаются клетки старого человека или животного от молодых клеток?

- Прежде всего, у старого человека молекула ДНК короче, чем у молодого. То есть с каждым клеточным циклом линейная молекула ДНК укорачивается - так стареют клетки. У живых существ, в ядре которых ДНК не линейна, а замкнута в кольцо (как у бактерий), старения не происходит. Когда в результате эволюции кольцевая молекула ДНК разорвалась и превратилась в линейную, белок, считывающий с нее информацию о последовательности нуклеотидов для "изготовления" копии, продолжал "работать" в том же режиме, что и в кольцевой молекуле. Поэтому с обеих сторон самый кончик нуклеотидной последовательности каждый раз оказывался "непрочитанным", то есть каждая копия ДНК в новой клетке становилась немного короче, чем у ее предшественницы. Вот так при переходе от кольцевой молекулы ДНК к линейной природа изобрела старение.

- Итак, возраст клетки - это длина концов у линейной молекулы ДНК. А что же такое наш возраст?

- Это гораздо более сложный вопрос. Организм человека состоит из великого множества взаимодействующих клеток. Конечно, у более старого человека ДНК короче, но связано ли это со старением организма в целом? Может быть, если бы человек и жил тысячу лет, он и умирал бы от укорачивания ДНК… Прямой эксперимент поставить очень трудно, так что вопрос остается пока открытым.

Не исключено, что укорачивание ДНК служит только лишь счетчиком клеточных делений и со старением не связано, поскольку ДНК каждый раз лишается не каких-либо нужных генов, а совершенно бессмысленных участков, которые никакие белки не кодируют. В подавляющем большинстве организмов фермент, который "пришивает" к концам молекулы ДНК бессмысленные ненужные "хвосты", "работает" только в клетках зародыша. У человека - примерно до середины эмбрионального периода развития.

- А у бессмертных клеток ДНК при каждом делении тоже укорачивается?

- У нас в организме есть так называемые стволовые клетки - клетки-предшественники всех органов и тканей (см. "Наука и жизнь" № 10, 2001 г. - Прим. ред.).

Они бессмертны. В них фермент "пришивает" бессмысленные "хвосты" постоянно, поэтому при делении стволовых клеток молекулы ДНК не укорачиваются. Бессмертны и раковые клетки, в них начинает "действовать" тот же фермент, и "хвосты" молекул ДНК начинают удлиняться.

- Скорости деления различных клеток организма сильно различаются. Означает ли это, что ДНК медленно делящихся клеток длиннее, чем быстро делящихся?

- Нет, это не так. Клетки действительно делятся с разной скоростью. Например, клетки кишечника - почти каждый день, а печеночные клетки - раз в полгода. Но, как показали новейшие исследования, длина молекулы ДНК у них практически одинакова. Есть некий механизм, нивелирующий различия в скорости деления.

- Получается, что для того, чтобы человек не старел, нужно не только отключить механизм самоуничтожения, но и заставить ДНК перестать укорачиваться?

- Да, если гипотеза о том, что старение связано с укорачиванием молекулы ДНК, верна, то нужно сделать так, чтобы она не укорачивалась. И теоретически такое вполне возможно. Но при осуществлении идеи на практике опять же не следует забывать о раке. Ведь укорачивание ДНК, как и апоптоз, является механизмом, защищающим организм от злокачественных новообразований.

Пока не будут найдены способы борьбы с раком, проблему продления жизни и отмены старения решить не удастся.

- Владимир Петрович, с приобретением бесконечной молодости не станут ли бессмыслен ными для человека такие элементы культуры, как литература, музыка да и религия, наверное, тоже?

- Я - не социолог, не философ. Я просто хотел рассказать, что, с научной точки зрения, продлить нашу жизнь в принципе возможно. Уж очень не хочется верить, что телега и лошадь стареют одинаково, ведь правда?

Беседу вела специальный корреспондент журнала "Наука и жизнь"
кандидат химических наук О. БЕЛОКОНЕВА.
http://nauka.relis.ru