Небеса на земле. Научный взгляд на загробную жизнь, бессмертие и утопии - Майкл Шермер

Это больше похоже на физику, чем на биологию.

Недавно, в 2016 г., физик Питер Хоффман провел исследование старения и описал его в книге «Реверсивный механизм жизни» (Life’s Ratchet) о молекулярной механике клеток, не позволяющей им полностью свалиться в энтропию. К Хоффману обратились специалисты по старению, желающие узнать больше о том, как эти клеточные системы могли бы функционировать вечно. Никак, ответил Хоффман, поскольку в конце концов энтропия и многочисленные разрушительные воздействия на клетки в течение жизни, какой бы длинной (или короткой) она ни была, приведут к смерти: «Противодействовать постоянному риску полезно, но лишь до определенного предела. Постоянный риск обусловлен средой обитания (несчастные случаи, инфекционные болезни), но несравнимо больший риск представляет внутренний износ». Таким образом, заключает он, «нужно ясно понимать одну вещь: нам никогда не одолеть законы физики». Хотя Хоффман назвал свою статью «Физика, а не биология делает старение неизбежным», мне кажется, что обе они, физика и биология, обрекают все живые организмы на смерть. В конце концов биологические системы можно свести к физическим процессам, подчиняющимся в конечном счете законам физики, в том числе второму закону термодинамики. Я не вижу границы между физикой и биологией, кроме произвольно проведенной.

На сегодняшний день в качестве главных причин физического и биологического упадка чаще всего упоминаются теория старения под воздействием свободных радикалов и связанная с ней митохондриальная теория старения. В процессе митохондриального дыхания — выработки энергии в ходе преобразования макроэлементов в АТФ (аденозин трифосфат) с использованием кислорода в митохондриях клеток — образуются продукты окисления — свободные радикалы, которые разрушают ДНК, белки и липиды, поскольку имеют свободный электрон, стремящийся образовать пару с электроном ближайших молекул. Разрушение атомных связей в молекулах может приводить к раку, к образованию артериальных бляшек, чреватых сердечно-сосудистыми заболеваниями и инсультом. Антиоксиданты способны уменьшить ущерб от свободных радикалов, потому что могут лишиться электрона, сами не превратившись в свободные радикалы. Отсюда бесчисленные антиоксидантные пищевые добавки в форме витаминов А, С и Е. К несчастью для этой, в остальном последовательной, теории, обзорная статья в журнале Free Radical Biological Medicine делает вывод: «Имеющихся у нас свидетельств недостаточно, чтобы заключить, что прием витаминов-антиоксидантов существенно снижает ущерб, наносимый свободными радикалами человеку»[428].

Более многообещающей в качестве каузального объяснения, хотя пока еще неприменимой в радикальном лечении, является теория генетически обусловленного старения, согласно которой одряхление является следствием возрастных изменений экспрессии генов; не ясно только, вызывают ли гены процесс старения или просто перестают препятствовать ему. Очевидно, что у животных можно проводить селекцию на долголетие и у человека одним из лучших прогностических факторов продолжительности жизни является то, сколько лет прожили его биологические родители. Иными словами, долголетие записано в генах. Поэтому сейчас ведутся исследования в области генной инженерии и использования стволовых клеток, однако старение — многопричинный процесс, обусловленный работой многих систем организма. Вдобавок неизбирательные манипуляции с генами могут иметь непредвиденные последствия в силу генетического феномена плейотропизма, или производства одним геном двух и более внешне не связанных фенотипических эффектов (фенотип есть физическое проявление генотипа во взаимодействии со средой обитания). Выбор одного гена (или манипуляции с ним) с целью обеспечить одну характеристику может привести к экспрессии дополнительных незапланированных характеристик. Знаменитым примером является селекция с целью одомашнивания чернобурых лисиц (Vulpes vulpes) российским генетиком Дмитрием Беляевым. У лис, в природе боящихся человека, выводился признак дружелюбия к человеку по нескольким критериям: животное должно было подпускать к себе людей, есть с руки, позволять себя гладить и далее, вплоть до активного стремления к контакту с человеком. Всего за 35 поколений (поразительно быстро с точки зрения эволюции) ученые получили виляющих хвостом, лижущих руки добрейших лисиц. Только у них обнаружились черепа, челюсти и зубы меньше, чем у диких предков, а также вислые уши, кудрявые хвосты и разноцветные пятна на шерсти, в том числе звездочка на морде, характерная для многих пород собак[429].

Биолог Г. К. Уильямс первым связал плейотропизм с эволюцией физиологического старения, открыв в 1957 г. явление, названное им антагонистическим плейотропизмом: признаки, выгодные организму в ранний период жизни, могут оказаться губительными в поздний, например высокий уровень стероида яичников у женщин на пике репродуктивного возраста может несколько десятилетий спустя привести к раку груди, а высокий уровень тестостерона у молодых мужчин оборачивается раком простаты в старости[430]. Так что генетически сконструированное долголетие, даже если бы оно смогло передвинуть верхнюю границу продолжительности нашей жизни дальше 125 лет (а оно этого не может), вероятно, обернулось бы доселе неизвестными и, возможно, антагонистическими плейотропическими эффектами.

Самые обнадеживающие исследования повышения верхнего предела долголетия связаны с теломерной теорией старения, выдвинутой упомянутым Леонардом Хейфликом, который прославился открытием «предела Хейфлика» — количества делений нормальной человеческой клетки, прежде чем она перестает делиться[431]. Причина этого связана с теломерами, повторяющимися нуклеотидными сегментами в конце молекул ДНК, часть которых утрачивается всякий раз, когда молекула ДНК реплицируется. Когда их не остается, клетка не может больше делиться. Существует зависимость между укорачиванием теломер и проявлением признаков старения, и ученые установили, что фермент теломераза замедляет процесс укорачивания и, возможно, способен отсрочить старение[432]. Приведу затасканную, но наглядную аналогию с пластмассовыми наконечниками шнурков, которые изнашиваются, пока не отвалятся, обнажив нити шнурка. Хорошая новость: существуют бессмертные клетки, с которыми этого не происходит. Плохая новость: это раковые клетки, и нужно исхитриться, чтобы любое «лекарство» против старения с использованием теломер не вызывало заодно рак[433]. Есть обнадеживающие эксперименты, в ходе которых клетки кожи, подвергнутые воздействию внешнего источника теломеразы, переставали стареть, а в некоторых случаях даже проявляли признаки обращения старения вспять[434]. Другие исследования, однако, свидетельствуют, что теломеры не могут быть единственной или хотя бы основной причиной старения, поскольку не у всех клеток одного возраста наблюдается укорачивание теломер. Известны даже организмы, теломеры которых удлиняются с возрастом, но и они дряхлеют[435]. Независимо от того, насколько теломеры значимы для долголетия, приятно отметить, что нам, возможно, не придется ждать достижений генной инженерии, поскольку в ходе пилотного исследования 2013 г. диета (на основе растительной пищи) и физические упражнения (кардиотренировка, минимум 30 минут в день шесть дней в неделю) увеличивали длину теломер испытуемых на 10 %[436], хотя при выборке всего из 35 мужчин нельзя прямо сейчас рассчитывать на дополнительные годы жизни. Тем не менее это обнадеживает, и в книге нобелевского лауреата Элизабет Блекберн «Эффект теломер» (The Telomere Effect), изданной в 2017 г., описывается, как ряд изменений образа жизни — в частности, хорошее питание, регулярные тренировки и полноценный сон — способствуют сохранности теломер и, возможно, долголетию[437].