Текст книги "Жизнь без старости"

Глава 4
У верблюда два горба, потому что жизнь – борьба
Про голых землекопов

 
Мы с мамой в Африке живем,
А в джунглях жизнь – не шутка!
Там страшно ночью, страшно днем,
А в промежутках жутко…
 

Р. Муха

Как это ни печально звучит с точки зрения человеческой морали и норм гуманизма, но жизнь любого организма возможна только ценой смерти других жизней. Вот прыгал зайчик, прыгал – а лиса его съела. Это может быть скрыто, как в случае конкуренции растений за солнечный свет и органические вещества почвы, но дело почти всегда обстоит именно так. Любая форма жизни размножается и распространяется как можно шире, и ограничивают ее в этом прежде всего внешние факторы, в первую очередь – недостаток доступной энергии и ресурсов из-за предельно жесткой конкуренции. И буйство жизни вокруг, которым мы обычно восхищаемся, это арена непрекращающейся безжалостной битвы, в которой одни организмы прямо или косвенно убивают и съедают других, чтобы выжить самим. Ведь каждый живой организм – это «лакомый кусочек», готовые питательные органические вещества, которые можно использовать и как источник энергии, и как материал для того, чтобы достраивать и чинить себя любимого.

Все существование живых организмов проходит в постоянной борьбе

Хищник догоняет жертву, жертва убегает от хищника – таков жесткий, но незыблемый закон природы

Но выживание, как ни странно, не есть наивысшая ценность в эволюционной игре. Чаще борьба идет за размножение; побеждает не тот, кто дольше проживет, а тот, кто сумеет наиболее эффективно размножиться в условиях, когда все вокруг хотят того же самого и норовят оттяпать кусок твоей еды, а при возможности и кусок тебя самого. И стратегия в этой игре зависит от тысячи факторов и от решений миллионов других игроков. В одних условиях может оказаться выигрышным сделать ставку на скорость, плодиться быстро и не жалеть себя; в других – наоборот, сделать краеугольным камнем самосохранение и размножаться медленно, но верно, максимально оберегая и себя, и потомство.

Все это – вещи достаточно тривиальные для любого читателя, знакомого с современной теорией эволюции. Какое же отношение это имеет к старению? Самое прямое.

Первое: главное не жизнь, а эффективность размножения.

Два оленя борются за самку – кто победит, тот и оставит потомство

Второе: любое живое существо вынужденно жертвовать одним во имя другого, потому что доступные ресурсы и энергия ограничены. И рыбку съесть, и на велосипеде покататься не выйдет – конкуренты опередят в гонке за размножение и вытеснят с лица Земли.

Отсюда следует простой вывод: тратить ресурсы на поддержание жизни живому существу имеет смысл только в том случае, если у него еще есть шансы оставить потомство. Этот вывод – количественный: чем меньше шансов оставить потомство, тем меньше ресурсов и энергии следует тратить на самоподдержание.

Поддерживать стареющий, неспособный к размножению организм – недопустимая роскошь в дикой природе

Что же в таком случае можно ожидать увидеть в мире, где каждый день (не говоря уже о ночах!) тебя подстерегают множество опасностей и тысячи голодных ртов в буквальном и переносном смысле жаждут тебя слопать? Очевидно, что в таком мире выжить каждый следующий год жизни будет все менее и менее вероятно. Значит, и вероятность оставить потомство также будет снижаться. И чем более враждебен для тебя мир вокруг, чем больше ежедневный риск смерти, тем быстрее будет это снижение. Соответственно, тем важнее становится быстрота размножения, и тем меньше смысла тратить ценные ресурсы на поддержание собственной жизни.

Наблюдаемое в природе положение вещей полностью подтверждает эту логическую цепочку. Насекомые, грызуны и прочие мелкие и беззащитные животные обычно имеют короткий век, а рекордсменами по продолжительности жизни являются такие неуязвимые гиганты, как киты, крупные рыбы и черепахи. Птицы и летучие мыши, получив дар полета, также могут позволить себе жить долго и обзаводиться потомством без лишней спешки – уйдя из кипучей битвы за жизнь на поверхности земли, они резко снизили риск своей смерти. Мы с вами тоже можем служить иллюстрацией этого явления: человеческий разум дал нам как виду уникальную возможность свести к минимуму большую часть опасностей, подстерегающих высших обезьян в природе. И по продолжительности жизни мы также с солидным отрывом опережаем всех наших родственников-приматов. То есть, пара сотен тысяч лет эволюции в относительно комфортных условиях уже привели к тому, что продолжительность жизни человека заметно увеличилась. И если нам так хочется жить до 200 лет – нужно всего-навсего подождать еще пару сотен тысячелетий, продолжая существовать в цивилизованном и безопасном мире. Но мы хотим жить дольше уже сейчас или хотя бы через несколько десятков лет! Даешь эликсир молодости!

Животные, сильно отличающиеся по размерам, стареют с разной скоростью

Вышеприведенные соображения – это более-менее общепринятые в научном сообществе взгляды на продолжительность жизни и старение как результат работы естественного отбора. Если подытожить их совсем кратко, то получится вот что.

• Как для поддержания собственного тела в хорошей форме, так и для размножения живому существу требуются материальные ресурсы и энергия.

• Ресурсы и источники энергии жестко ограничены и за них идет острая конкуренция. Каждая калория на счету!

• В эволюционной борьбе выигрывает тот, кто эффективнее размножается. В таком случае даже малюсенькое преимущество здесь через сотни поколений приведет к полному вытеснению тех, кто плодится похуже.

• Если среда обитания враждебна и ежедневный риск смерти высок, то оптимальной эволюционной стратегией будет вкладывать как можно больше ресурсов в размножение, в том числе и «в ущерб своему здоровью».

• Чем меньше ресурсов организм тратит на себя самого, тем быстрее будет его износ и старение.

Сосна остистая, если выражаться фигурально, уходит своими корнями в древность. Некоторые деревья живут уже 5000 лет

Важный и не совсем очевидный вывод из этого: старение вовсе не является обязательным атрибутом жизни. Ведь каждое живое существо, от букашки до слона, развивается из одной-единственной клетки, выстраивает свое удивительное сложное тело, растет и взрослеет и, наконец, достигнув половой зрелости, приступает к размножению. По сравнению со всем этим, задача поддерживать уже сформированное тело и не давать ему слабеть выглядит куда более простой. Большинство опасностей уже позади, рискованные периоды младенчества, детства и юности в прошлом; организм находится на пике своих возможностей – казалось бы, живи и размножайся! И некоторые животные и растения так и делают.

Знакомьтесь: сосна остистая межгорная, рекордсмен по долголетию на нашей планете. Пять тысяч лет – более чем преклонный возраст, не правда ли?

Когда египтянам впервые пришло в голову построить пирамиду, некоторым из ныне живущих сосен была уже не одна сотня лет! И никаких признаков дряхлости, старческого упадка и прочих атрибутов старости! Более того, в размножении тысячелетние сосны-старушки не менее активны и успешны, чем их юные столетние сородичи.

Но деревья – это не интересно, скажете вы. Они совсем другие, и мы привыкли к тому, что среди них есть долгожители. Те же знакомые всем нам дубы, хоть и не пирамиды, но времена Пушкина прекрасно помнят.

О том, что некоторые черепахи живут больше 100 лет, знают даже дети

Дендрологи утверждают, что дуб может прожить более 2000 лет

А как обстоят дела с долгожителями в царстве животных? Тоже очень неплохо. Двустворчатый морской моллюск Arctica islandica, обитающий в холодных водах северной Атлантики и Северного Ледовитого океана, живет более 500 лет, не ведая особых забот. Сюда же относится и исполинская черепаха: старейшие экземпляры доживали до 250 лет, но столь преклонный возраст никак не сказывался на их физической форме и половых способностях. Некоторые представители морских окуней Sebastes aleutianus также живут более 200 лет, и, глядя на особо зрелые экземпляры, никак нельзя сказать, что старость для них не радость, и что они в чем-то уступают всякой столетней мелюзге, которая им в пра-пра-правнуки годится.

Дуб долгожитель

Дуб Суворова в Крыму. Возраст дерева – около 800 лет. Как гласит предание, в 1777 году под этим деревом великий русский полководец Александр Васильевич Суворов вел переговоры с представителями турецкого султана.

Гренландский кит – рекордсмен среди позвоночных животных по длительности жизни. Он может прожить до 211 лет

Ну а среди млекопитающих, есть ли они – нестареющие счастливцы? Оказывается, есть. Гренландский кит, судя по всему, не подвержен снижению жизнеспособности с возрастом. Поэтому неудивительно, что он также является и рекордсменом по продолжительности жизни среди млекопитающих – более 200 лет! Здесь нельзя не отметить, что второе место среди млекопитающих с результатом в 122 года на момент написания этой книги держим мы, люди. Однако не исключено, что такая картина складывается просто из-за отсутствия достоверной информации о многих других видах долгоживущих млекопитающих.

Гренландский кит, однако, не единственный кандидат от млекопитающих на почетный титул нестареющего животного. Еще один пример нашелся на земле, а точнее – в ней. Речь идет о небольших грызунах неприглядного вида, живущих в Африке, – голых землекопах (Heterocephalus glaber). Это мелкие безволосые животные, на вид напоминающие сосиску с зубами.

В семье не без урода, и голый землекоп, несомненно, выиграл бы в обширной семье грызунов конкурс за место урода номер один. Поставьте рядом пушистых морских свинок, симпатичных крохотных мышат, хитрых и ловких крыс – и безволосого, подслеповатого зубастого землекопа. Выбор очевиден.

Но как часто бывает, под личиной гадкого утенка прячется удивительное, почти волшебное существо.

Голый землекоп (Heterocephalus glaber) – самый долгоживущий из всех грызунов

Голые землекопы – обитатели африканской саванны, где они роют в твердой, как бетон, почве длинные системы подземных ходов. В этом лабиринте живет семья из примерно 100-150 животных. Правит всеми царица; правит безжалостно и жестоко. Она третирует всех остальных самок и не дает им размножаться. Сама же она купается в любви и внимании двух-трех мужей и практически непрерывно размножается. Остальные же самцы и самки исполняют в семье роль рабочих, солдат и добытчиков пищи. Солдаты отважны: если в тоннель проник опасный враг, то солдат, перед тем как вступить в схватку, дает сигнал остальным, и те замуровывают за его спиной ход, оставляя его один на один в смертельной битве.

Потомство в колонии голых землекопов приносит только королева

А еще у голых землекопов до сих пор не обнаружена такая страшная болезнь, как рак. И ученые всего мира пытаются разобраться в этой загадке и узнать секрет здоровья «ужасной сосиски с зубами». Но самый главный удивительный секрет этих неприглядных зверьков заключается в том, что они не стареют.

В отличие от нас с вами, голые землекопы не становятся с возрастом слабее, не покрываются морщинами (если не считать тех, которые появились еще в юности), не теряют зубов, сохраняют энтузиазм и прыть в вопросах продолжения рода и не снижают своей жизнеспособности в целом.

Отчего же умирают эти загадочные звери? Обычные голые землекопы, которые не участвуют в размножении, а выполняют разные хозяйственные задачи – прогрызают новые тоннели, защищают гнездо от змей и от посягательства соседних семей землекопов, приносят царице пищу и т. п. – гибнут в основном от внешних причин (стычки, с соседними кланами землекопов, с врагами). Вообще, жизнь рядового голого землекопа полна опасностей и не слишком долгая – в среднем около трех лет. Однако царица (и ее мужья), находясь на полном довольствии в безопасных укрытиях в сердце лабиринта тоннелей, живут гораздо дольше – десятки лет. В неволе, где голым землекопам не угрожают голод, змеи и воинственные соседи, рекорд их долголетия на сегодня – 33 года, причем уже ясно, что это не предел – наблюдения за этими грызунами в лаборатории еще не окончены. Почти все описанные на сегодня смертельные случаи среди землекопов в виварии были результатом случайных укусов сородичами.

Совершенствовать природу человека не только технически сложно, но и очень ответственно

«Ха, – скажете вы, – подумаешь – 33 года! Какое же это долгожительство?». Однако все познается в сравнении. Обыкновенная мышь – животное примерно того же разряда, что и голый землекоп: и та, и другой – мелкие грызуны, они почти одинаковы по размеру. Однако мышь живет около трех лет и к концу этого срока седеет, сутулится, плешивеет и демонстрирует все прочие признаки старения. Голый землекоп живет как минимум в десять раз дольше и даже через 30 лет по-прежнему остается бодр и весел! Этот феномен не мог не привлечь внимания ученых, и после многолетнего изучения голых землекопов в неволе было установлено, что вероятность смерти этих грызунов не зависит от их возраста, то есть они не стареют, в отличие от нас, людей, у которых век хоть и дольше, но, тем не менее, с возрастом вероятность смерти лавинообразно увеличивается.

* * *

Эксперименты и этика

Помимо чисто технических трудностей, в вопросах совершенствования природы человека есть еще этические и культурные аспекты: в настоящее время даже работы над генномодифицированными растениями вызывают серьезную негативную реакцию в обществе, а эксперименты с человеческими эмбрионами попросту запрещены во многих странах. Поэтому есть все основания полагать, что даже если технические трудности через несколько десятилетий будут решены, проекты по «улучшению человеческой природы на генетическом уровне» не будут реализованы из-за этических и правовых проблем.

Теперь, когда мы немного разобрались в феномене старения и узнали, что некоторые счастливые обитатели Земли (в число которых люди пока, к сожалению, еще не попали) уже вовсю наслаждаются жизнью без старости, пришло время вернуться к главному вопросу: как же устроено старение у тех организмов, которые ему подвержены? Является ли оно программой, согласно которой наше тело медленно, но верно портится по намеченному еще при зачатии плану? Или же мы, подобно автомобилю, накапливаем потихонечку то тут, то там различные повреждения и поломки и в итоге постепенно приходим в полною негодность просто потому, что изначальный дизайн всех частей и узлов рассчитан на некий определенный срок эксплуатации? Вопросы эти вовсе не праздны. Чтобы победить старение, в первом случае нам достаточно разобраться в том, как работает программа старения и сломать ее, а во втором – полностью менять весь дизайн и устройство нашего тела. Первый вариант – вполне посильная задача для современной биологии; второй, к сожалению, в ближайшие несколько десятилетий не имеет шансов воплотиться в жизнь.

Глава 5
«Эзоп, ты не прав», или Басня о лисе и зайцах

Мир, в котором мы живем, еще можно понять как результат неразберихи и случая.

Но если он является результатом сознательно избранной цели, то эта цель, видимо, принадлежит врагу рода человеческого.

Б. Рассел

Разные живые существа стареют по-разному (в этом можно было убедиться по ходу предыдущих глав). Растения-однолетники отравляют сами себя после того, как дадут семена, и под действием собственного яда в короткий срок теряют жизнеспособность и умирают. Примерно то же самое происходит с тихоокеанским лососем или с некоторыми видами американских опоссумов: начало периода размножения запускает программу, которая за короткий срок полностью разрушает организм. Примечательно, что в случае опоссумов это касается только самцов: они умирают, как и сумчатые мыши, в течение нескольких недель после гона. Самка же спокойно вынашивает, рождает и воспитывает детенышей, а при известной доле везения (для опоссумов, которых едят все, кому не лень, это жизненно необходимо!) может даже дожить до следующего периода размножения.

Опоссумы стареют совсем не так, как люди

Гигантские черепахи, гренландские киты и голые землекопы, наоборот, вообще не желают стареть, живут очень долго и умирают от малопонятных пока причин без видимых признаков одряхления. Основная же масса форм жизни, в том числе и люди, подвержены «классическому» варианту старения: после завершения роста и достижения половой зрелости начинается плавное, неуклонное и согласованное ослабление различных жизненных функций. Как следствие, вероятность смерти растет с возрастом. Для человека этот процесс начинается в 10-15 лет.

И здесь мы подходим к главному вопросу: если старение – результат специальной программы, записанной в наших генах, то зачем эволюция придумала этот механизм, контрпродуктивный для организма?

Несколько лет тому назад мы предложили гипотезу о том, как старение может ускорить эволюцию. У Эзопа есть афоризм, что заяц всегда убежит от лисы, так как для него это вопрос жизни и смерти, а для нее – обеда. Сказанное означает, что лисы не участвуют в естественном отборе зайцев. По-видимому, такое утверждение справедливо применительно к молодым сильным зайцам. Но так ли это, если мы примем во внимание, что при старении животное бежит все медленнее? Рассмотрим следующий умозрительный эксперимент. Два молодых зайца, один поумнее, а другой поглупее, встретив лису, имеют практически равные шансы удрать от врага просто потому, что бегают гораздо быстрее лисы («сила есть – ума не надо!»). Однако с возрастом умный заяц получит преимущество перед глупым, и это преимущество может оказаться решающим, когда скорости бега зайцев снизятся из-за старения до скорости бега лисы. Теперь у умного зайца, который, увидев лису, тотчас пустится наутек, будет гораздо больше шансов спастись, чем у глупого, который замешкается, а значит, только умный будет продолжать плодить потомство. В результате заячья популяция поумнеет.

Существенно, что молодая (то есть более многочисленная и интенсивнее размножающаяся) часть популяции не будет участвовать в таком эксперименте, служа гарантией стабильности всего того, что уже достигнуто эволюцией. В то же время, стареющая часть популяции может себе позволить несколько изменить генотип, инициировав тем самым отбор какого-то нового свойства. Если оно будет действительно полезным, то закрепится в потомстве. Если же у нового признака окажутся неблагоприятные побочные эффекты, потенциально разрушительные для вида, признак не пройдет сито отбора, а сам эксперимент вряд ли будет иметь серьезные последствия для вида, поскольку старых особей не так уж много, размножаются они не так активно, как молодые, и вскоре просто вымрут. Таким образом, оказывается, что молодые отвечают в основном за консерватизм наследственности, а стареющие – за ее изменчивость.

Иллюстрация к басне о лисе и двух зайцах

Последнее облегчается тем обстоятельством, что мутации – основа изменчивости живых организмов – накапливаются с возрастом. Подобная эволюционная стратегия напоминает одну особенность полового диморфизма многих видов птиц, где самка – серенькая, безголосая и вообще не склонная «высовываться» («консерватор»), а самец – пестрый, голосистый, активный, как бы сам подставляется в опасных ситуациях («революционер»). Другой функцией старения как механизма, способствующего эволюционному процессу, может быть увеличение разнообразия особей в популяции. По остроумному утверждению Дж. Миттельдорфа, нельзя отобрать более крупных индивидов, если все они одного роста. Старение ведет к изменениям свойств организма, причем эти изменения развиваются с несколько разной скоростью у разных особей, что неизбежно имеет следствием дивергенцию признаков, зависящих от возраста.

Дж. Миттельдорф указывает еще на одну возможную функцию старения – создание когорты более слабых организмов, играющих роль «демографического буфера» в неблагоприятных условиях. Старые как более слабые и уступающие молодым по своей репродуктивной способности, первыми примут на себя удар ухудшающихся условий (например, появление нового врага), защитив на какое-то время здоровое, сильное и быстрее размножающееся ядро популяции.

Ясно, что все перечисленные выше функции старения смогут оказаться полезными, как все в эволюции, лишь для будущих поколений. Что же касается индивидов данного поколения, то для них старение безусловно вредно. Оно, это поколение, по существу, страдает «за гремучую доблесть грядущих веков», как сказал Осип Мендельштам.

Коварная и прожорливая саранча Скалистых гор

Успешную эволюцию вида нельзя представить себе без «коэволюции» других видов той же экосистемы. В качестве примера ситуации, когда попираются интересы партнеров по экосистеме, Дж. Миттельдорф приводит пример с саранчой Скалистых гор (Melanopsis spretus). В 1874 году площадь, пораженная этим видом насекомых, составила около полумиллиона квадратных километров (что равняется площади Испании). После саранчи на всей гигантской территории не осталось ничего зеленого, а почва была покрыта слоем яиц, готовых дать на следующий год новое поколение прожорливых насекомых. Однако этому поколению есть было уже нечего, и оно все вымерло. Его гибель произошла, как пишет автор, «не потому, что индивиды саранчи были недостаточно приспособлены». Она случилась потому, что эти индивиды были слишком агрессивны и слишком плодовиты». Примером умеренности и учета интересов других членов экосистемы могут быть цикады, а также птицы-долгожители (пингвины, чистиковые, кондоры, грифы, орлы, альбатросы), откладывающие только одно яйцо. Если это единственное яйцо разобьется, птица откладывает другое, но никогда – два сразу. Как пишет антрополог А. А. Карр-Саундерс, «популяции первобытных охотников, сохранявшие свою численность в течение многих тысяч лет, применяли сразу несколько способов ограничения роста своей численности: от абортов до умерщвления новорожденных». М. Е. Гилпин в своей книге описывает случаи, когда эволюция хищников в экосистеме организована таким образом, чтобы оградить жертвы от их полного истребления этими хищниками. Как пишет Дж. Миттельдорф, «нельзя создать стабильную экосистему из видов, особи которых стремятся схватить столько, сколько способны утащить, и размножаются так быстро, как только могут».

Пингвин – рачительная птица. Никогда не отложит без надобности больше одного яйца

Замечательный пример такого явления дает эволюция львов и буйволов. Огромные животные не пытаются забодать или затоптать львиц, когда они близко подходят к стаду, так как обычно львицы отслеживают взрослых животных, ослабленных старостью, инфекциями или ранами, и очищает стадо от особей арьергарда, которые систематически сдерживают темп движения основной массы животных, да к тому же могут оказаться еще и источником инфекций.

В этот момент нам часто задают вопрос: если старение – такая полезная штука, то получается, что геронтологи, пытаясь отменить старение, могут навредить человечеству как виду, замедлив нашу эволюцию и таким способом лишив нас перспективы развития? Не стоит ли вообще запретить исследования в этом направлении? Конечно же, нет.

Львицы выбирают ослабленных и больных животных, отставших от стада

Дело в том, что мы больше не являемся объектом естественного отбора, обеспечивающего выживание индивидов, наиболее приспособленных к условиям окружающей среды. Если нас что-то не устраивает в этой среде, мы изменяем ее, а не меняемся сами. Если нам холодно, то мы не ждем, пока у нас и наших потомков вырастет мех. Вместо этого мы давно научились облачаться в шкуры зверей и разводить огонь. Если окружающая среда пытается сгубить нас микробами, мы не выводим более устойчивую к инфекциям когорту людей, а изобретаем антибиотики. Хорошо это или плохо, но эволюция человека как вида практически остановилась. Ее место занял технический прогресс. По-видимому, программа старения у человека обречена на исчезновение и рано или поздно отомрет, как это уже случилось у нестареющих животных, не имеющих врагов и поэтому не испытывающих давления естественного отбора. А это значит, что наше старение – вредный и отмирающий атавизм, борьба с которым разумна и оправдана.

Буйволы, собираясь в огромные стада, становятся практически неуязвимы для хищников

Человек разумный ныне не зависит от природы и естественный отбор больше на нас не действует в строгом смысле этого слова. А значит, и такая программа, как старение, способствующая этому отбору, нам больше не нужна

Заметим, что если старение необходимо для ускорения эволюции, то начинаться оно должно очень рано, чтобы животное успевало существенно состариться, оставаясь при этом в репродуктивном возрасте. Если животное уже не размножается, то оно как бы невидимо для эволюции. Какой бы невероятно полезный новый признак оно ни несло в своих генах, его уже не передать следующим поколениям. У большинства животных такая проблема не стоит: в суровых естественных условиях они не часто доживают до окончания детородного возраста – менопаузы.

Разные системы организма начинают стареть в разное время

Старение иммунной системы начинается где-то между 10 и 15 годами. Тогда же начинает замедляться заживление ран и аккомодация зрительного аппарата. Саркопения (уменьшение с возрастом мышечных волокон в скелетных мышцах) – развивается после 20 лет, ослабление остроты зрения – с 30 лет, уменьшение объема легких – с 35 лет, а эластичности кожи – с 45 лет.

Насколько универсальны механизмы старения у разных организмов? В случае однолетних растений, тихоокеанского лосося, сумчатых мышей и опоссумов очевидно, что их смерть – следствие работы генетической программы. В случае людей или крыс это не очевидно. Но факт наличия у стареющих организмов неких «резервных мощностей», которые в определенных условиях могут быть задействованы путем замедления старения, сомнений не вызывает. И способ, которым можно задействовать эти мощности, также хорошо известен. Нужно просто меньше есть.