Шок, трепет и суицид. Как генетическая программа загоняет людей в могилу
В предыдущем выпуске моего душераздирающего, надеюсь, сериала про любовь, смерть и тиранию генома я постарался обратить внимание уважаемых читателей, что при всем величии Человека и Человечества, мы с вами не более чем биологические машины. Наши родители загрузили в нас программу — наш геном, наша жизнь — по сути, исполнение этой программы. В чем она заключается? В том, что нам надо развиться в виде эмбриона, родиться, подрасти и, если загруженная в нас копия генома была удачной, передать эту копию своим детям. Но на этом программа не заканчивается. Потому что в ней есть еще и финальный этап — надо освободить место в пещере следующему поколению, то есть умереть.
Если с первыми этапами программы все согласны, то о последней части как-то не очень любят думать. Причем не только обычные люди, но и профессиональные ученые. Наверное, это потому, что большинство биологов ужасно любят жизнь, во всех ее проявлениях. Собственно, поэтому мы и стали биологами. Нам всегда гораздо интереснее изучать, откуда что-то появляется, чем куда оно потом девается, как уничтожается.
В этой связи очень поучительна история изучения белков (другое их название протеины, это именно то, что закодировано в наших генах, самая важная часть любой живой системы). Процесс синтеза белков в клетках начали пристально изучать еще 50-х годах и довольно быстро разобрались, как это происходит. Во всех учебниках уже с 70-х годов было описан соответствующий механизм, который прекрасно работает и постоянно вырабатывает все необходимые нам белки. Вопрос: а куда они потом деваются? Они же не живут вечно. Клетка просто лопнула бы от постоянно синтезируемых белков. Но почему-то этим вопросом биологи как-то «не заморачивались». И проглядели огромную и сложнейшую систему деградации белков. Занимающую более 10% всех наших генов, и которая точно определяет сколько времени должен жить тот или иной протеин, в зависимости от его функции. Некоторые из них живут всего несколько часов, другие сохраняются в клетке годами. Об этом задумались только в конце 80-х, а за открытие системы точечного уничтожения белков была присуждена Нобелевская премия.
Испортить программу
А не произошла ли такая же история с запрограммированной смертью организма? Может быть биологи просто не захотели об этом задуматься? А зря! Потому что, если наш уход из жизни также запрограммирован, как и наше появление на свет, то это дает нам колоссальный шанс жить дольше и лучше. Дело в том, что при всех своих достижениях биология — это очень молодая наука. Мы все еще очень приблизительно знаем, как устроена живая природа и еще не умеем создавать какие-то новые биологические системы, которые могли бы нам понадобиться для продления своей жизни. Но если наша смерть происходит из-за действия программы, то ничего строить не нужно. Нужно наоборот — ломать. Ломать последний этап работы этой программы, который для нас смертелен. Причем можно даже не полностью ломать (это может быть опасно, да и наверняка пока еще невозможно), достаточно просто как-то ей помешать, навставлять этому механизму палок в колеса. При всей молодости биологии и биологической инженерии, ломать мы худо-бедно уже умеем. И тогда механизм будет работать хуже, а значит мы будем жить дольше.
И все-таки, заложен ли такой механизм запрограммированного самоубийства в организм человека? Может быть ученые его проглядели, просто потому что его нет, а не потому что не захотели искать? При всем уважении к моим коллегам, не думаю. И дальше я постараюсь доказать, насколько это вообще возможно в столь нестрогой науке, как биология, что да, эта программа у нас есть. И ней вполне можно начать бороться. Но чтобы узнать, о чем идет речь, вам придется дочитать мой биоинженерный сериал до конца.
Итак, о какой программе может идти речь? Есть несколько вариантов и, пожалуй, начнем самого простого. Есть такая неприятная и смертельная штука — сепсис. Обычно он происходит при заражении крови бактериями. То есть если в кровь попало достаточное количество микробов, это крайне опасно. У человека подскакивает температура, развивается так называемое системное воспаление, процесс с большой вероятностью заканчивается самым грустным образом — больной погибает. Кстати, точно также это работает и на других животных — мышах, крысах, любых зверях.
Почему так происходит? Казалось бы, все ясно. Бактерии принялись размножаться в крови, иммунная система с ними не справляется и они «съедают» организм человека изнутри. И чем, спрашивается, нас может не устраивать такое прямое и понятное объяснение?
Смертельный иммунитет
Но вот в чем проблема. В некоторый момент выяснилось, что того же эффекта можно добиться (не на человеке, естественно, а в эксперименте на мышах) если ввести в кровь мертвые (!) бактерии. Они ни размножаться, ни «съедать» ничего не могут. А симптомы те же — температура, воспаление, смерть от множественной органной недостаточности. Ага! — подумали заинтересовавшиеся ученые, — значит в бактерии страшны не сами по себе, а потому что в них есть какое-то очень ядовитое для человека (или мыши) вещество! Оно и вызывает септический шок. Стали разбираться и действительно выделили из бактерий, а точнее из их оболочек, такое вещество. Если его очистить и ввести в кровь животному, то несчастная тварь точно также погибает от септического шока. Что же это за вещество? Что за страшный бактериальный яд, который сразу назвали эндотоксином — то есть внутренним ядом бактерий?
Оказалось, что это простой полимер, состоящий из остатков сахаров и липидов — липополисахарид (английское сокращение — LPS). По своей химической сути, вещество совершенно безобидное, это просто строительный материал, из которого состоит клеточная стенка бактерий. Как LPS может быть ядовитым для млекопитающих? Стали разбираться дальше и выяснили, что есть у млекопитающих специальные белки — рецепторы LPS, которые постоянно мониторят кровь на предмет появления этого вещества. И если они засекают какое-то количество LPS, то запускают страшный каскад биологических реакций, который мы и называем септическим шоком. Если сделать мышь–мутанта, у которого будет сломан ген этого рецептора, то для такой ГМО-мыши самая смертельная доза LPS будет абсолютно безобидна.
Ее организм просто не заметит «эндотоксина» и продолжит благополучно жить дальше. Можно сломать эту самоубийственную программу и другим способом. Жуткий воспалительный каскад в ответ на LPS — это часть работы иммунной системы организма. Нам известны вещества, например кортикостероиды, вроде дексаметазона, которые хорошо подавляют работу иммунитета. Соответственно, если вколоть в мышь LPS вместе с дексаметозоном, то мышиные рецепторы LPS, конечно, засекут и передадут сигнал «наверх», в иммунную систему. Но ни к чему страшному это не приведет, потому что она будет отключена. И мышь выживет.
В общем, если опустить все эти жуткие подробности, то вывод получается следующий: смерть от септического шока наступает в результате работы специальной суицидальной программы. Организм убивает себя сам, если обнаруживает внутри себя достаточно большое количество болезнетворных бактерий. К настоящему моменту про эту программу многое известно: чем она запускается, какие части иммунной системы активирует, как и когда процесс переходит в необратимую фазу.
Жертва ради остальных
Возникает разумный, но очень нелюбимый биологами вопрос: зачем? Для чего у млекопитающих появилась эта смертельная система? Отдельному организму она точно не нужна. Без системы септического шока у него были бы хоть какие-то шансы «задавить» инфекцию и выжить. Но природа не дает этого шанса, добивая несчастного, причем даже если заразившие его бактерии уже мертвы. Почему?
Точного ответа на этот вопрос, конечно же, дать нельзя, ибо неисповедимы пути эволюции… ну или того, кто ее там направляет. Но, вообще-то, вся эта история выглядит очень разумно и практично. Правда, не с точки зрения отдельного человека, как венца природы, а с точки зрения его Величества Генома Homo sapiens.
В первобытные времена, которые по эволюционным меркам были всего несколько секунд назад, зараженный индивидуум был крайне опасен для остальных особей своего вида. Потому что он мог передать им инфекцию, заразить всю популяцию и… а вдруг это последняя популяция этого вида? Тогда он (вид) исчезнет, а вместе с ним и его геном. Хуже того, даже если болезнь не смертельная, то это все равно очень опасно. Дело в том, что на начальных стадиях организм борется с инфекцией синтезируя очень ядовитые вещества — свободные радикалы (о них я расскажу в одной из следующих колонок).
Эти вещества обладают мутагенной активностью. И если заражение было тяжелым, то радикалов синтезируется много, а это уже прямая угроза появлению слишком большого количества мутаций в геноме. А ну как заболевшая особь выживет и со всеми своими мутациями нарожает детей с непойми-какими геномами? Опасно! С точки зрения вида и, главное, его генома гораздо предпочтительнее если зараженный индивидуум никуда не побежит, ляжет спокойно под ближайший куст и… умрет, не заразив сородичей и не участвуя больше в размножении. Это и есть задача программы септического шока.
Вот только в современном мире человеку такая программа совершенно не нужна. Потому что у нас есть антисептики и антибиотики.
И о старости
Ну хорошо, скажет доблестный читатель, продержавшийся до этих строчек, допустим сепсис — это программа. Но, по счастью, септический шок — это далеко не главная причина смерти людей. Есть и другие, гораздо более распространенные. А они-то какое отношение имеют к программам, геномам и восстанию биологических машин?
Отвечаем: знаете какая самая распространенная причина смерти? Угрожающая 100% людей старше, скажем, 20 лет? Это биологическое старение! То есть медленное и согласованное ослабление функций организма с возрастом, неумолимо повышающее вероятность смерти. Так вот, автор относится к тем биологам, которые считают, что у нас есть все основания считать старение результатом деятельности подобной генетической программы. И в следующем выпуске нашего био-сериала я попытаюсь представить вам доказательства этой смелой гипотезы, а помогут мне в этом голые эволюционные чемпионы.