Книга: Наука о живом

Глава 2 °Cтарение

Глава 2 °Cтарение

В детских книжках, в которых героями являются животные, почти обязательно фигурируруют очень симпатичные старенький дедушка в очках и бабушка в чепчике и с палочкой в лапе.

Конечно же, эти мудрые одряхлевшие животные — плод чистого воображения: работы полевых исследователей и прежде всего Дэвида Лэка, изучавшего птиц, показали, что дикие животные просто не доживают до старческого возраста. Тем не менее можно экспериментально продемонстрировать, что практически у всех высших животных с возрастом проявляется то характерное снижение способностей, которое называется старением. Для этого достаточно изъять животное из его естественной обстановки, оградить от естественных врагов и обеспечить пищей и приютом. В таких чрезвычайно противоестественных для него условиях оно в конце концов «состарится» просто потому, что ему дали возможность прожить достаточно долго. В этом конкретном смысле старение можно рассматривать как артефакт одомашнивания.

Кое-какие люди, которым это вроде бы и не к лицу, делали отсюда вывод, будто одомашнивание животных является причиной их старения. Оно, однако, служит причиной старения не более, чем удобства цивилизации служат причиной возникновения рака; просто в промышленно развитых странах люди живут достаточно долго, чтобы заболеть теми формами рака, которые типичны главным образом для старческого возраста. В странах, где средняя продолжительность жизни не превышает тридцати-сорока лет, возможность заболеть именно этими формами рака, естественно, гораздо меньше.

Жестокую истину о высокой смертности диких животных, и особенно диких птиц, следует помнить всем {172} тем, кто, увидя птицу в клетке, с нелепым упорством призывает «дать ей свободу». При одной мысли о том, что волнистому попугайчику будет предоставлена возможность наносить утренние визиты другим самцам, владельцам соседних территорий, кровь стынет в жилах: средняя продолжительность жизни такого попугайчика составит не более двадцати минут.

Старение — явление загадочное, и его телеология, если только не рассматривать его в свете излагаемой ниже эволюционной теории, весьма туманна.

Старение индивидуума сопровождается медленным упорядоченным снижением всех его способностей. Много часов бесплодного труда было потрачено на описание и перечисление во всех подробностях тех изменений, которыми сопровождается старение каждой ткани и каждого органа.

Теория старения*. Процесс старения организма настолько упорядочен и предсказуем, что невольно спрашиваешь себя, не является или оно по своему характеру столь же глубоко запрограммированным, как и само развитие. Хотя некоторые дегенеративные изменения, несомненно, связаны с другими такими же изменениями в организме (недаром же утверждают, что старость хищника — это старость его зубов), в целом создается впечатление, что старческие изменения происходят во всех системах данного организма независимо. Однако с полной уверенностью говорить об этом еще рано, поскольку предложение широко использовать при исследовании процесса старения гетерохронную трансплантацию не нашло достаточного отклика. Гетерохронная трансплантация представляет собой пересадку ткани от животного другого возраста; например, кусочек старой кожи или старая почка пересаживается молодой особи или наоборот. Разумеется, для такой пересадки следует брать лишь животных с одним и тем же набором генов — сингенных.

Одно время старение считали «организменным» свойством — чем-то, что присуще организму в целом, а не его составным частям, но теперь такая точка зрения полностью развенчана. Она опиралась на рассмотренное {173} в гл. 15 представление, будто клеточные линии — например, культуры ткани — вне организма способны жить бесконечно, но исследования Хайфлика, неоднократно потом подтвержденные, показали, что это не так. Культуры ткани имеют совершенно определенную продолжительность жизни, причем она тем короче, чем старше животное, у которого были взяты исходные клетки. Нет, однако, никаких убедительных доказательств, что процесс, определяющий продолжительность жизни культуры ткани, связан с процессом старения всего организма в такой мере, чтобы служить источником полезных сведений о нем.

Чрезвычайная упорядоченность, предсказуемость и как бы «запрограммированный» характер старения уже издавна привлекали внимание биологов-теоретиков. Наиболее известная патологическая теория старения, рассматривавшая его как болезнеподобный процесс, принадлежит русскому ученому Илье Ильичу Мечникову, который, кроме того, прославился открытием фагоцитов и первым пытался создать антилимфоцитарную сыворотку. Мечников считал, что старение является результатом кумулятивного самоотравления (аутоинтоксикации) организма ядами бактерий, обычно присутствующих в кишечнике. Он верил, что эти процессы можно ослабить или прекратить, заместив кишечную флору бациллами молочной кислоты. Именно благодаря Мечникову в наши дни такую популярность в качестве одного из компонентов диеты приобрел йогурт, и он же положил начало убеждению, будто болгарские крестьяне обязаны своим долголетием регулярному потреблению творога*.

Хотя мечниковская теория старения не получила признания, сам Мечников заслуживает всяческого уважения за то, что он первым стал рассматривать старение как вторичное явление жизни, как нечто, налагающееся на нормальный ход жизненных процессов, а не как явление, неотъемлемое от самих жизненных процессов.

Другая теория, теория Лесли Оргела, считает старение следствием накопления ошибок при обработке {174} информации в организме. У делящихся клеток такие ошибки могут возникать и в самом источнике информации, т. е. в нуклеиновой кислоте. Но, кроме того, ошибки неизбежно происходят в процессе транскрипции и трансляции генетической информации в белки организма, и, если такими белками окажутся ферменты, вещество, выработку которого они регулируют, тоже получается не таким, как надо. Попытки проверить эту теорию, предпринятые Холидеем с сотрудниками (они, например, пробовали снабжать различные организмы отклоняющимися от нормы, аминокислотами и т. д.), в целом ее скорее подтверждают.

Лечение старения. С терапевтической точки зрения теория Оргела выглядит несколько удручающе: ведь если старение действительно вызывается тем процессом, который он предполагает, то с этим уже практически ничего нельзя поделать. В принципе, однако, нет никаких оснований считать, что невозможно смягчить и даже вовсе ликвидировать некоторые наиболее неприятные изменения, сопровождающие старение, — особенно те, которые несомненно носят вторичный характер, т. е. являются следствием ослабления или износа какой-либо системы в организме. Эти изменения по сути не отличаются от других болезненных процессов и так же поддаются исследованию и лечению.

Идея продления жизни вызывает сильное беспокойство среди тех, кого особенно волнуют последствия перенаселенности и опасность такого вмешательства в естественный ход вещей. Следует, однако, иметь в виду, что почти все достижения медицины ведут к продлению жизни, и не так-то просто провести четкую границу между теми исследованиями, которые приемлемы с точки зрения демографа, и теми, которые представляются необоснованным вмешательством в естественный ход вещей. Беда, собственно, заключается в том, что все эти меры по сохранению и продлению жизни применяются беспорядочно и наугад, а не входят составной частью в хорошо продуманную социальную программу. Наиболее важный фактор, способствующий росту населения, — это снижение детской смертности; естественно, против него нет и не может быть никаких возражений. Ему, конечно, должны были бы сопутствовать меры, обеспечивающие необходимое регулирование рождаемости. {175}

Механизмы возможной эволюции процессов старения можно понять, только раскрыв принципы его измерения.

Ясно, что можно измерить старение на индивидуальной основе, выбрав какую-нибудь подходящую биологическую функцию и наблюдая, как она с годами угасает. Однако недостатки такого подхода столь очевидны, что едва ли требуют обсуждения. Имеет свои недостатки и общепринятый критерий измерения — уязвимость, в основе которого лежит следующий факт: поскольку никто не умирает просто оттого, что он набрал солидное количество лет, главное изменение организма на протяжении жизни (чему способствует каждый источник угасания) — это увеличение уязвимости, т. е. вероятности смерти.

Принцип определения уязвимости чрезвычайно прост: если бы все организмы умирали только от случайных причин (например, от инфекции, от нападения хищника, от голода или в результате несчастного случая) и если бы не было никакого старения, т. е. никакого изнашивания организма, тогда вероятность умирания у хронологически более старого организма была бы ничуть не выше, чем у более молодого. В приложении к людям это означает, что вероятность умереть на шестом десятке была бы ничуть не выше, чем на четвертом, на третьем или на втором.

Представим теперь группу из тысячи организмов, каким-либо образом помеченных при рождении, за которыми велось бы наблюдение на протяжении их жизни, пока все они не умрут (согласно данной гипотезе — в результате несчастного случая). Если никакого процесса старения не существует, ежегодно будет умирать постоянная часть этой популяции — скажем, пять процентов. При такой смертности число оставшихся в живых к концу каждого года будет составлять: (1000), 950, 903, 858, 815, 774, 736, 699, 664… и так далее, приближаясь к нулю асимптотически, т. е. в теории никогда его не достигая, хотя в реальной жизни это, разумеется, произойдет.

Построив график зависимости величины популяции от ее возраста, мы получим кривую, хорошо известную в физике и химии, — так называемую кривую экспоненциального затухания. Как и в случае неограниченного экспоненциального роста, график зависимости {176} логарифма величины популяции от возраста образует прямую линию, поскольку логарифмические графики характеризуются тем, что равные расстояния на них соответствуют равным множителям или делителям, а не равным прибавлениям или убавлениям, как на обычных арифметических графиках.

Это сразу же подсказывает нам метод определения роли, которую играет старение в смертности данной популяции: если кривая смертности круче логарифмической, это означает, что процесс старения существует, т. е. что уязвимость увеличивается с возрастом, или, иными словами, что она действительно представляет собой искомый критерий.

Тем не менее использование этого критерия чревато трудностями, которые не следует недооценивать. Он не учитывает тех причин, по которым уязвимость животных с возрастом должна, наоборот, снижаться. Например, стареющее животное становится поведенчески мудрее — умнее в том смысле, которое вкладывается в пословицу «пуганая ворона куста боится». Оно становится мудрее иммунологически, поскольку, однажды перенеся какую-нибудь болезнь и выжив после нее, оно лучше экипировано для того, чтобы справиться с нею во второй раз. Далее, некоторые изменения, несомненно связанные со старением — например, климакс у женщин, — не сопровождаются никаким увеличением уязвимости. Наоборот, такие возможные причины смерти, как, например, тяжелые роды, теперь исчезают вовсе.

Другим возражением против использования уязвимости в качестве критерия старения является то, что критерий этот носит в основном статистический характер и неприложим к отдельному индивидууму. Тем не менее, если надо будет опробовать, например, на популяции мышей какое-то «лекарство» от старения или, во всяком случае, от дряхления, единственным приемлемым для ученых критерием его эффективности будет та степень, в какой оно изменит реальную кривую выживаемости мышей, приближая ее к теоретической кривой, не учитывающей изменений, связанных со старением.

Упорядоченность, предсказуемость и словно бы запрограммированный характер старения внушили многим биологам идею, будто старение развилось лишь у {177} высших организмов. Но какое преимущество мог дать такой процесс? Вейсман считал старение средством контроля над популяцией: оно устраняло неприспособленных, освобождая таким образом место и обеспечивая дополнительную пищу молодым и сильным. Однако представить себе это как эволюционный процесс довольно трудно: ведь если бы хронологически более старые животные действительно дряхлели и становились помехой, то молодые и гипотетически сильные попросту оттолкнули бы их от кормушки и вовсе не оказались бы в невыгодном положении. Вейсман был очень проницательным ученым и, возможно, интуитивно подозревал, что популяции выгоднее размножаться с помощью относительно молодых половых клеток — особенно яйцеклеток. Это, безусловно, интересная мысль, но пока еще никто не показал, что тот или иной вид млекопитающих выигрывает, размножаясь из поколения в поколение с помощью молодых яйцеклеток (собственно говоря, молодых матерей), — проблема эта могла бы послужить интересной темой для исследований. Какой-либо современный Гальтон мог бы, например, сравнить плодовитость и общую жизнеспособность линий, постоянно продолжающихся через старых родителей, и линий, продолжающихся через молодых родителей. По причинам, рассмотренным выше, а именно из-за того, что все яйцеклетки уже сформированы при рождении самки, фактором, играющим главную роль, скорее должен быть возраст матери.

Медавар и Уильямс независимо друг от друга выдвинули идею, что старение развилось не столько из-за какого-то заключенного в нем преимущества, сколько в результате отсутствия каких бы то ни было отрицательных моментов. Их гипотеза опирается на тот факт, что даже при отсутствии процесса старения численный вклад, который хронологически более старые животные могут внести в будущую популяцию, постепенно уменьшается, а потому и сила естественного отбора постепенно ослабевает. Это связано не с тем, что хронологически более старые члены популяции обязательно становятся менее плодовитыми, а просто с тем, что год от года вероятность их гибели все увеличивается и их становится все меньше. То же произошло бы даже с теоретически бессмертной популяцией, реальная смертность которой составляла бы, {178} например, десять процентов в год — цифра неестественно низкая. Кривая выживания такой популяции совпадала бы с рассмотренной выше затухающей экспонентой. Одним из последствий этого будет значительное уменьшение отбора генов, проявляющихся на более позднем этапе жизни, и, собственно говоря, один из методов устранения «плохого» гена из популяции заключается в том, чтобы задержать его проявление до более позднего периода жизни. Наоборот, можно показать, что если существуют генетические изменения того хронологического возраста, в котором проявляется действие того или иного гена, то ген, дающий преимущества при отборе, будет проявляться все раньше, тогда как вредный ген — все позже. Генетическая катастрофа, обрушивающаяся на организм только в возрасте, которого он на самом деле никогда не достигает, ни в какой мере не может повлиять на его нормальное существование. Раз начавшись, всякое старение, т. е. ослабление способностей с увеличением возраста, обязательно становится самоусиливающимся процессом. Как только в человеческом организме начался процесс старения, сила отбора, направленная против любого вредного гена, действие которого проявляется в более поздний период жизни, сводится практически к нулю.

Эта теория, считающая старение «генетическим мусорным ящиком», почти наверное представляет собой только часть истины.

Но какой бы ни оказалась эта истина, уже сейчас ясно, что старение является частью естественного хода вещей, причем такой частью, вмешиваться в которую можно лишь с особой осторожностью и осмотрительностью. Во всяком случае, стимулы к исследованию в этой области пока не так уж сильны. Время, необходимое для подобного рода исследований, слишком велико для охотников за быстрой славой. Многих совершенно справедливо останавливает мысль о проблемах, которые неизбежно возникнут в случае, если они добьются успеха. Те же, кого беспокоит оборотная сторона медали исследований старения, могут утешаться тем, что научные учреждения, как государственные, так и частные, отнюдь не торопятся захватить пальму первенства в этих исследованиях, которые в любом случае стоят очень дорого.