В двух предыдущих сериях нашего био-сериала я попытался подвести читателя к мысли, что старение и венчающее его смерть не являются какими-то случайными процессами, происходящими из-за несовершенства устройства нашего организма, его изнашивания. На мой взгляд, более правильно рассматривать их как финальную стадию программы развития индивида, заложенную, как и все остальные стадии, в наши гены. В этой статье я постараюсь привести вам важнейший аргумент, подтверждающий, что это действительно так.
Жизнь без старости
Для начала позволю себе небольшое отступление. А зачем вообще может понадобиться такая неприятная штука, как старение? Ну ладно еще — просто смерть. Она необходима для смены поколений. Но с какой стати природа наградила нас унизительным периодом увядания жизненных функций? Неужели нельзя было обойтись без него и просто жить себе — не тужить и умирать в один день?
Короткий ответ — обойтись без старения можно!
Оказывается, есть виды животных, причем среди них есть и наши близкие родственники — млекопитающие, у которых старения практически нет. На самом деле, похоже, таких видов довольно много. Но только один изучается в лабораториях. Знакомьтесь, тотемный зверь нашего проекта по борьбе со старением — голый землекоп. На самом деле это грызун, т.е. родственник мыши, примерно такого же размера:
Так вот, исходя из его размеров, скорости метаболизма, положения в классификации животных, он должен был бы жить примерно как мышь или крыса — 2,3 ну максимум 5 лет. А он живет… неизвестно сколько. Эксперимент идет уже более 30 лет и до сих живы землекопы, которые были отловлены в Африке более 30 лет назад. И что самое главное , смертность землекопов не растет с возрастом. То есть что 2-х летние, что 10-летние, что 20-летние зверьки празднуют свой следующий день рождения с одинаковой вероятностью. То есть они, просто по определению, не стареют.
Возникают два разумных вопроса:
- Почему голому землекопу так повезло?
- Как, во имя Дарвина и Вейсмана, он это сделал?!
В этой статье я постараюсь ответить на первый вопрос.
Мудрая старость
Для этого сначала придется изложить точку зрения, что старение это еще один способ ускорения эволюции. Такой же как половое размножение и смерть (см. первую серию нашего сериала). Дело в том, что главной движущей силе эволюции — естественному отбору — обычно гораздо удобнее работать не на молодых и здоровых животных, а на слегка ослабленных особях. То есть стариках. А именно их и изготавливает старение.
Отмечу, что в дикой природе понятие «старик» сильно отличается от нашего, человеческого. В первую очередь потому что у животных нет менопаузы. То есть, какими бы «старыми» они не были, они все равно могут размножаться. Старение же проявляется в ослаблении общей функциональности организма и, как следствие, повышает вероятность смерти.
Для наглядной иллюстрации этого соображения академик Владимир Скулачев как-то придумал специальную «теорему о двух зайцах». Вот она: представьте себе двух зайцев. Для простоты допустим, что главным фактором естественного отбора означенных зайцев является лиса — съест она их или нет. Теперь предположим, что один из зайцев несет в своих генах небольшую (единичную), но немножко полезную мутацию. Ну, например он чуть-чуть умнее остальных своих сородичей. Но именно чуть-чуть — ведь крайне маловероятно, чтобы в результате одной мутации он стал сразу заячьим Эйнштейном. С точки зрения развития вида ушастых любителей морковки, было бы очень правильно дать какое-то преимущество именно умному зайцу, чтобы попытаться закрепить этот полезный признак в будущих поколениях. Но как это сделать, если признак очень маленький и для естественного отбора крайне незначителен? Другими словами, и обычный и «умный» зайцы одинаково хорошо убегают от лисы («Заяц всегда убежит от лисы, потому что для него это вопрос жизни и смерти, а для нее — обеда», — говорил Эзоп»). Но давайте запустим у наших зайцев старение. Начнем потихоньку ухудшать работу всех систем. Они начинают медленнее бегать, хуже путать следы, вот уже и сердечко пошаливает, и болеют они чаще из-за ослабленной иммунной системы. С такими слегка состарившимися зайцами у лисы в некоторый момент уже появляются хорошие шансы их догнать и съесть.
Кстати, хищники на самом деле как правило питаются старыми и больными животными, а не молодыми и здоровыми. Из фото охоты львов на буйволов видно, что, попытайся хищники атаковать стадо молодых животных, соотношение сил было бы совсем не в пользу львов.
Но в отношении умного зайца такие шансы «быть съеденным» появятся позже, потому что поначалу его «умность» позволит ему убегать от лисы, даже несмотря на общее ослабление от старения. Например, он чуть лучше путает следы или раньше засекает хищника. В результате появляется период, причем довольно продолжительный, поскольку старение идет медленно, когда небольшое преимущество в скорости обработки информации будет спасать ему жизнь. Все это время будут съедать не его, а обычных зайцев. Как следствие умный успеет еще пару раз наплодить зайчат и, в результате, следующее поколение этого вида будет «обогащено» более умными зайцами. И произойдет это исключительно благодаря старению, которое позволило естественному отбору «вытащить из под шумов» и закрепить мелкие признаки, незаметные на фоне молодых и здоровых особей.
Эволюционное исключение
Почему мне понадобилось это пространное отступление про зайцев? Почему важно понимать, что старение — это инструмент, ускоряющий эволюцию? Потому что это позволяет сформулировать важную гипотезу:
Вообще-то не всем видам надо так уж быстро эволюционировать.
Существуют животные, которых можно назвать эволюционными чемпионами. Это твари, которые изобрели (разумеется, в результате эволюции) что-то такое, что позволило им потрясающе приспособиться к условиям окружающей среды и дальше их менять — только портить. Очень редко, но такие примеры найти можно. Гипотеза заключается в том, что подобные виды могут себе позволить … не стареть.
Упомянутый выше голый землекоп — это и есть такой чемпион. Не смотрите на то, что он маленький, как бы тщедушный (совсем нет, как выяснилось), и страшноватый.
На самом деле перед вами — великий изобретатель, покруче нас, людей. Дело в том, что землекоп — это единственное эусоциальное млекопитающее. Мы с вами — квазисоциальны. То есть, если очень припрет, мы можем и парой на необитаемом острове выжить. А землекоп — нет. Они живут подобно социальным насекомым — муравьям, термитам и пчелам — колониями с четким разделением обязанностей и профессий. И только так могут существовать.
Во главе колонии стоит королева-мать. При ней есть ее муж — крон-принц. То ли один, то ли их бывает до 3-х штук, тут ученые до сих пор не разобрались. Колония может насчитывать от пары десятков до нескольких сотен подданных королевы. Причем большинство из них — ее дети. Размножаться может только королева. Остальные — это охранники, солдаты, рабочие, фуражиры, няньки и т.д. Живут они под землей в очень твердом грунте в восточной Африке. При такой матриархальной системе для эволюции имеют значение только королева и ее муж (мужья). Потому что только они приносят потомство, т.е. передают свои гены в следующее поколение. Остальная колония — это обслуживающий персонал. Понятно, что при таком устройстве никаких особых проблем с приспособлением к окружающей среде у королевской четы нет. Их кормят, оберегают, стоят им удобные покои в центре лабиринта. Что бы не происходило там, на поверхности, им ни к чему приспосабливаться особенно не нужно. А значит можно позволить себе, например, эволюционировать в каком-то более расслабленном режиме. А для этого стоило бы отключить какие-то особенно «хлопотные» механизмы ускорения эволюции — например, старение.
И землекоп действительно отключил себе старение. Лучше всего это видно по графику зависимости смертности землекопов от возраста. Ее (зависимость) удалось посчитать по результатам эпического эксперимента, который в течение 25 лет вела американский зоолог Рашель Баффенстайн. Вот ее статье 2005 года на рисунке номер 5 приведен этот график:
Видите — это же горизонтальная линия! То есть вероятность смерти у землекопов в любом возрасте… одинаковая! У нас с вами, да и у любых других стареющих животных эта вероятность растет по экспоненте (смотри график ниже). А у землекопов — нет.
График смертности землекопов наделал много шума в научном сообществе 12 лет назад. Все бросились изучать этих зверьков и уже довольно много о них узнали. Оказалось, что это настоящие супермены супермаусы. Они практически не чувствуют боли, их мозг выдерживает аномально долгое кислородное голодание, а с возрастом не истончаются кости и не страдают суставы, и вообще, большинство старческих болезней у них либо просто не обнаружены, либо крайне редки.
Это же касается потрясающей устойчивости землекопов к онкологическим заболеваниям. Долгое время ученым просто не удавалось обнаружить у них ни одного случая раковой опухоли. Более того, были открыты и некоторые механизмы этой устойчивости к раку — например клетки голого землекопа обладают особенно сильным т.н. «контактным торможением роста». То есть, когда клетки, подобно раковым, начинают безудержно делиться, они очень быстро соприкасаются со своими соседями. Так вот, факт такого соприкосновения для клеток землекопа приводит к очень строгому запрету на дальнейшее деление.
Справедливости ради надо сказать, что в конце концов после патоморфологического анализа 1200 трупиков голых землекопов таки удалось обнаружить пару случаев раковых опухолей. Но если бы такой анализ проводился с лабораторными мышами, то рак был бы найден почти у 100% животных. Это касается и человека : около трети умерших людей имеют раковые образования. То есть землекоп в сотни раз устойчивей к раку по сравнению с нами!
Подозреваю, что вас уже начал мучить вопрос, а как же голому землекопу удалось отключить свое старение (смотри второй вопрос в начале статьи)? Похоже, наша научная группа в этом разобралась, о чем я и расскажу в следующей колонке моей серии. Следите за продолжением!
В заключение напомню, что землекоп смог позволить себе «отключить» печальные обстоятельства, связанные со старением, просто потому что ему больше нет нужды в ускорении эволюции. И вот тут я бы хотел обратить ваше просвещенное внимание, на то, что Homo Sapiens тоже является таким «эволюционным чемпионом». В способности адаптироваться к окружающей среде мы переплюнули даже голых землекопов. Потому что используем для этого не эволюцию с ее черепашьей скоростью эволюции, а технический прогресс.
Если нам хочется жить севернее, то мы не отращиваем мех, а изобретаем одежду. Если нам не хватает еды, мы не увеличиваем себе желудочно-кишечный тракт для переваривания травы, а создаем сельское хозяйство. То есть мы вполне заслужили звание «чемпионов». Вот только независимость от эволюции мы приобрели совсем недавно — всего несколько тысяч лет назад. А землекоп — несколько миллионов. Поэтому, может быть, мы просто еще не успели избавиться от такой мелкой эволюционной пакости как старение? Похоже, что это действительно так и я постараюсь доказать это в следующих сериях.
Также там будет поставлен и еще один важный вопрос — можно ли для отмены старения у человека не ждать миллион лет эволюции вида Homo Sapiens, а применить наш излюбленный прием — технический прогресс?