Эволюция, гены и продление жизни
В прошлом году в Университете Южной Калифорнии получен ГМ-организм (штамм дрожжевого грибка), способный жить 10 недель и дольше, тогда как обычный грибок живет от силы неделю. Добиться этого удалось, удалив в геноме всего два гена, которые, как предполагают авторы открытия, и «ответственны» за старение дрожжей.
Авторы убеждены, что результат может иметь непосредственное отношение к геронтологии, поскольку речь идет о возможности «перепрограммировать» организм. «Думается, мы с легкостью сможем продлить человеческую жизнь лет до 120 просто за счет более бережного отношения к своему здоровью, но я верю, что в будущем при желании жить можно будет и до 800. Я не считаю, что для любого вида вообще существует верхний предел продолжительности жизни», - заявил руководивший работой доктор Лонго.
Это парадоксальное утверждение заставляет вспомнить об известном тезисе, согласно которому виды в ходе эволюции выбирают одну из двух стратегий: либо высокая плодовитость в сочетании с низкой продолжительностью жизни, либо долгожительство и низкий репродуктивный потенциал. Например, мыши приносят потомство несколько раз в год, но живут всего года два. А летучие мыши производят на свет одного-двух детенышей в год, зато живут лет 30.
Почему представители одного вида живут дольше, чем другого, хотя имеют близкие размеры и массу? Почему вообще видовая продолжительность жизни так сильно разнится? Анализ геномов мышей и летучих мышей свидетельствует о том, что продлевать жизнь удается во многом генам. Почему же они не делают это всегда и для всех видов? Почему мы вообще стареем, а не живем вечно?
Один из возможных ответов дает выдвинутая лет 30 назад профессором Университета Ньюкасла Т. Керквудом гипотеза «списываемого в утиль» тела. В рамках этой гипотезы гены поддерживают жизнь организма до тех пор, пока «затраты» на это не становятся чрезмерными. Можно раз за разом «ремонтировать» системы организма, которые с возрастом изнашиваются и приходят в негодность, но наступает момент, когда игра уже «не стоит свеч» и тело «списывается в утиль». Однако для генофонда вида это уже не важно - если, конечно, генам удалось «сбежать» из одряхлевшего тела в молодые и здоровые тела потомков.
Лонго же считает старение и смерть не просто побочными эффектами износа тела в ходе жизни, но результатом действия генетической программы, цель которой - ликвидировать пожилых членов популяции, чтобы освободить место для молодых. Эта идея все еще имеет своих приверженцев в научной среде, хотя принято считать, что ее еще лет 40 назад опровергли специалисты по эволюционной биологии Дж. Уильяме и Дж. Смит. Наоборот, среди людей, далеких от науки, представления о том, что старение и смерть призваны освобождать место для следующего поколения, широко распространены, так что гипотеза о том, что старение представляет собой генетическую программу, «отшлифованную» естественным отбором, выглядит вполне естественной. С точки зрения эволюции старение - альтруистический поступок во имя следующих поколений.
Впрочем, специалисты по эволюционной биологии отмечают, что подобное представление основано на идее «группового отбора», который, однако, не реализуется, ибо его срывают «эгоистичные» мутанты. К примеру, особи-носители «альтруистичных» генов преждевременного старения и смерти окажутся абсолютно беззащитными перед «уловками» носителей «эгоистичных» генов, решивших сохранить себя и свое потомство за чужой счет. «Эгоистам» достаточно прожить чуть дольше, чем остальным представителям поколения, чтобы обеспечить себя их ресурсами.
Но Лонго убежден: его эксперименты с модификацией генов дрожжевого грибка свидетельствуют, что старение - не просто побочный эффект жизни, но целенаправленный, генетически запрограммированный процесс, отшлифованный естественным отбором. «По сути, это первое подтверждение того, что старение запрограммировано и «альтруистично», - уверен он. - Организмы, которые мы изучаем, умирают задолго до положенного им срока, чтобы снабдить пищей «эгоистов».
Итак, миллиарды организмов умирают раньше времени, чтобы кучка более приспособленных к жизни «эгоистов» могла жить, пользуясь освободившимися ресурсами. Это наводит на мысль, что нечто подобное может происходить и среди людей, и большинство из нас умирают раньше, чем «положено». «Запрограммированное старение человека - лишь гипотеза, - соглашается Лонго. - Но если у дрожжевого грибка старение запрограммировано, а метаболизм похож на наш, то разве не может быть, что люди тоже умирают задолго до отведенного им срока? Почему бы, «подредактировав» ДНК, не продлить нашу жизнь на сотни лет?»
Однако пока не удается сделать окончательный выбор между двумя основными теориями старения: смерть от старости как результат накопления случайных «поломок» или включение программы медленного самоубийства. Концепции, считающиеся альтернативными, могут оказаться взаимодополняющими, ведь накопление ошибок регулируется организмом, а программа самоубийства запускается задолго до того, как поломки станут несовместимыми с жизнью.
«Ген долголетия»?
В прошлом году американские ученые обнаружили у многих японских долгожителей старше 95 лет особую вариацию гена FOX03A, который привлекает особое внимание исследователей уже свыше 10 лет, после того как было установлено, что он может влиять на процессы старения у червей и мух. А в номере международного научного журнала «Proceedings of National Academy of Science» за февраль 2009 г. генетики из Университета Кристиана Альбрехта в Киле сообщили о результатах генетического тестирования 388 столетних жителей Германии и 731 человека, еще не перешагнувшего этот рубеж. Образцы ДНК для исследований предоставил биобанк «Popgen» (земля Шлезвиг-Гольштейн), обладающий одной из крупнейших «коллекций» в мире - 660 образцов ДНК долгожителей старше 100 лет.
Поскольку упомянутая вариация гена FOX03A чаще встречалась у тех, кто пересек столетний рубеж (даже у 95-летних она встречалась гораздо реже), авторы исследования заключили, что этот ген может «влиять» на продолжительность жизни. К аналогичным выводам пришли и французские ученые, также изучавшие генетические «портреты» европейских долгожителей и получившие похожие результаты. Эти заключения представляются немаловажными - ведь японцы и европейцы имеют заметно отличающиеся генетические данные.
«Фактор старения»
Профессор В.А. Зуев из НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи РАМН считает, что старение может быть связано с перерождением некоторых клеток в организме. В частности, в возглавляемой им лаборатории изучали перерождение нервной ткани головного мозга. На фотографиях гистологических срезов мозга видно, что серое вещество неоднородно: нервные клетки (нейроны) окружены «наполнителем» - соединительными гли-альными клетками (глией). С возрастом в ткани происходят необратимые изменения (как говорят специалисты, глиоз): нейроны гибнут, а клетки глии, наоборот, размножаются, так что в течение жизни мозговая ткань перерождается. Из-за гибели нейронов и развиваются характерные старческие признаки: ухудшение памяти, нарушение координации движений, снижение быстроты реакции и т. д.
Но что же вызывает глиоз? Ученый убежден, что в опытах на лабораторных мышах удалось выявить «фактор старения». Оказалось, что глиальные клетки размножаются гораздо быстрее в среде с добавкой биоэкстракта (вытяжки) из мозга старых мышей. Подобная субстанция, полученная из мозга мышек среднего возраста, давала гораздо менее заметный эффект, а «экстракт молодых мышек» и вовсе не способствовал размножению глии.
Профессор попытался установить, присутствует ли аналогичный фактор и в крови. Выяснилось, что сыворотка, приготовленная из крови мышей разного возраста, оказывает на размножение глиальных клеток аналогичное действие, хотя выражено оно не столь ярко, как в тех случаях, когда использовались «мозговые экстракты».
Как считают исследователи, их результаты заставляют задуматься над тем, что при переливании крови следует учитывать возраст донора и реципиента. Не исключено, что в будущем на контейнерах с донорской кровью станут обозначать не только группу и резус, но и возраст.
Пока же исследователи получили диплом на открытие «Явление накопления в организмах млекопитающих фактора старения» и сейчас пытаются понять, что же он собой представляет - какова его биохимическая суть, молекулярная структура, механизмы влияния на организм, какой ген «управляет» его синтезом и т. д. (это уже позволило бы в дальнейшем разработать методы торможения этого синтеза либо снижения биологической активности самого «фактора старения»).