Майкл Брукс - Тринадцать вещей, в которых нет ни малейшего смысла
В начале 1998 года научно-исследовательская группа корпорации «Джерон» из Кремниевой долины под руководством Андреа Боднар сообщила о результатах имплантации в человеческую клетку гена, инициирующего синтез теломеразы. На момент публикации в журнале «Сайенс» подопытные клеточные культуры, прожив вдвое дольше контрольных, по всем характеристикам выглядели как свежие. Словно собственное производство теломеразы избавило их от проклятья репликативного старения и наделило полным бессмертием.
Да только ни одно мыслящее существо не захочет бессмертных клеток в собственном теле: ведь они почти наверняка будут стремиться разрастись в опухоль. Таким образом, укорачивание теломер обременяет нас старостью, но дает взамен защиту от рака. Это относится и к другой форме программируемой клеточной смерти: апоптозу.
Апоптоз проявляется как реакция на химические сигналы. Вирусная инфекция, механическое повреждение или обычный стресс организма стимулируют каскад сигналов, воздействующих на секрецию гормонов роста или снабжение клетки кислородом. Все эти факторы могут дать ей команду умереть: ферменты, называемые каспазами, инициируют разрушительный процесс, и в результате клетка как бы удушает и пожирает сама себя. Вместе с тем апоптоз — одна из важнейших основ онтогенетического развития: без него, например, на конечностях эмбриона не обособятся пальцы. Но если процесс нарушается, позволяя клеткам жить вечно, это может вызвать рак.
Тактическая задача онкологов гораздо сложнее, чем получение вечно живой клетки. Где-то совсем близко кроется дразнящая тайна. «Возможно, всего лишь в одном шаге от проклятья неумирающих раковых клеток, — писали авторы обзорной статьи о раке и старении в августовском выпуске „Нейчур“ 2007 года, — лежит разгадка всех проблем постижения и продления сроков нашей жизни». Но обольщаться насчет панацеи пока рано: что касается глубинных механизмов рака и старения, констатируют авторы, «большинство фундаментальных вопросов не находят ответов».
Итак, в нашем распоряжении остаются две жизнеспособных, но противоречащих друг другу теории старения. По одной процессами старения управляет «генный переключатель», который мог развиться только вследствие репродуктивного обмена. Согласно другой — для единомышленников Хейфлика — старение это просто результат накопления дефектов. Клетки изнашиваются и гибнут из-за повторяющихся сбоев в ремонте и окончательной деградации. То есть дело не в генетике, а в неумолимом беге времени.
Кто же прав? Если строго придерживаться научных фактов — ни один из двух станов. Множество данных опровергают сразу обе теории.
Прежде всего, дрозофилы. Когда Майкл Роуз из Калифорнийского университета в Ирвайне вывел в 1980 году долгоживущую генетическую линию этих мушек, фертильность у них оказалась пониженной. Типичный, казалось бы, добротный пример антагонистической плейотропии: «плюс долговечность» дает «минус плодовитость». Но поскольку мухи жили, а стало быть, размножались дольше обыкновенных сородичей, то очень скоро выяснилось, что и приплод у них статистически выше нормы. Превысив на 81 процент среднюю продолжительность жизни контрольных особей, подопытная группа за этот срок произвела на 20 процентов больше потомства. И это не единственный подтвержденный факт подобной аномалии. Кен Спитц в университете Майами также вывел блох, сочетавших долговечность с плодовитостью. С позиций генетической теории старения такого просто не должно быть.
Следующий проблематичный момент — наблюдения над тем, что дает, условно говоря, диета Синтии Кеньон. Низкокалорийный рацион, как принято считать, замедляет обмен веществ и тем самым тормозит образование губительных для клетки неустойчивых частиц, так называемых свободных радикалов. Это, похоже, и впрямь может продлевать жизнь — по крайней мере дрожжевым грибкам, червям, рыбам и мелким грызунам. Однако защита от старости посредством особого режима питания, судя по всему, вообще не связана с антагонистической плейотропией: хотя «диета долгожителей» и сказывается на размножении, но совсем не по теории. В одном из экспериментов самки подопытных мышей теряли репродуктивную способность при 40-процентном ограничении калорий, а продолжительность жизни у них росла и дальше, вплоть до уровня полного голодания. Поскольку за указанной планкой ресурсы организма уже не расходуются на воспроизводство, то прибавка долговечности может быть получена лишь за счет каких-то иных факторов.
Затем обнаружились неполадки в «генном переключателе». В экспериментах с круглыми червями С. elegans по методике Кеньон те или иные гены добавлялись либо исключались для управления старением. Но, как сообщила в 2003 году ее группа на страницах журнала «Сайенс», слишком часто эта инженерия вовсе не влияла ни на благополучие клеток, ни на фертильность организма. Плейотропия вроде бы действует — если потрудиться удалить у червей репродуктивные органы, это добавит им еще четыре жизненных срока, — но первопричина старости явно не здесь.
Совершенно бесполезны и попытки апеллировать к условному «гену бабушек». Высшим формам — млекопитающим и птицам — долгая пострепродуктивная жизнь действительно может помочь поучаствовать в выращивании следующего поколения, но у круглого червя в этом нет ни малейшей надобности. Он ведь не создает семейные группы, не пестует внуков, не выкармливает молодь и не учит ее летать. Тем не менее С. elegans, оставив потомство, проживает по своим меркам еще немало. И, как выразился математик Джошуа Миттелдорф, «расходует ресурсы на бессмысленное продление собственной жизни».
Заинтересовавшись расхождениями между теорией и экспериментальными данными, Миттелдорф занялся эволюционной биологией смерти. В 2004 году он изложил все данные, какие сумел обобщить, в журнале «Исследования эволюционной экологии». Вывод заключался в отсутствии выводов: происхождение старения остается неразрешимой фундаментальной проблемой.
Средь этих свидетельств, по словам Миттелдорфа, не найдется хороших новостей и для приверженцев Хейфлика. Если старение обусловлено накоплением мутаций в течение жизни, то чем старше возраст дрозофил, от которых нужно получить недолговечную линию потомства, тем легче должна быть задача: вредных мутаций в исходном генетическом материале отложилось великое множество. Но в то же время верно и обратное: из мух, сумевших прожить достаточно долго, сложнее вывести недолговечное потомство, поскольку новое поколение наследует качества родителей. Более того, упорная сопротивляемость модификациям — как правило, индикатор устойчивого механизма, отобранного и отлаженного эволюцией. Отсюда можно заключить, что смерть все-таки программа, притом оптимизированная.
Кроме того, есть еще такой эффект, как «плато смертности», и он, что называется, не лезет вовсе ни в какие ворота. Сторонники одноразовой сомы считают, что организм перестает восстанавливаться по окончании репродуктивного периода и входит в фазу стойкой деградации. По теории накопления мутаций такой результат полагается само собой разумеющимся, причем вне всякой связи с размножением. И антагонистическая плейотропия тоже предполагает, что негативные эффекты генов, дававших преимущество в начале жизни, наносят организму один удар за другим в такт размеренному тиканью метронома. Однако попробуйте вывести популяцию дрозофил, и вы очень быстро увидите: доля суточной убыли растет в зависимости от возраста лишь до определенного момента, а затем график смертности становится плоским. Такое не согласуется вообще ни с одной из принятых теорий.
Короче говоря, никакого «верного» объяснения смерти по-прежнему нет. Но раз Миттелдорф критикует с таким пылом основные теории старения, что он предлагает взамен? Пресловутый «вопиюще болезненный вывих» — групповой отбор: все живое умирает специально ради того, чтобы освободить место новым поколениям. То есть старость, по мысли Миттелдорфа, есть самоцель, а не побочное следствие репродуктивной оптимизации.
Никто его, однако же, не поддержал, ибо такая идея, как выразился без обиняков ее автор, «бросает тень на величественное здание эволюционной теории». Он прав — и, более того, в этой тени можно различить нечто уже знакомое. Нашим глазам является биологическая версия темной материи: серия наблюдений за аномальным явлением, затем возможные объяснения, и вот перед нами уже клубок проблем, да не один, а целая корзинка. А «единственно верное» объяснение, скорей всего, потребует заново переосмыслить старейшую и жизненно важную часть стандартной теории. Дарвиновская концепция естественного отбора, не допускающая мысли об отборе групповом, — своего рода биологическая версия ньютоновского универсального закона тяготения. Не стоит ли ее немного пошатнуть? Может быть, и стоит. Примет ли большинство ученых эти шатания? Разумеется, нет.
