А что, если они нам не враги?

Как устроен механизм старения организма и почему грызуны быстрее адаптируются к изменениям среды. Узнайте ответ из фрагмента книги Шарона Моалема «А что, если они нам не враги? Как болезни спасают людей от вымирания».

С тех пор, как Дарвин описал механизмы адаптации, естественного отбора и эволюции, ученые не переставали спорить о том, какое именно место во всем этом отводится процессу старения. Организм просто изнашивается, подобно любимой футболке, которая с годами растягивается и начинает рваться? Или же старение стало результатом эволюции? Другими словами, является ли процесс старения случайным или преднамеренным?

Прогерия и другие ускоряющие процесс старения болезни говорят в пользу того, что он заранее запрограммирован, является частью замысла природы.

…Само существование гена прогерии подтверждает то, что процесс старения контролируется на генетическом уровне. Это приводит ученых к вопросу, который, без сомнения, вы ожидали услышать. Неужели мы все запрограммированы на смерть?

…Леонард Хейфлик является одним из пионеров исследования процесса старения. В шестидесятых годах прошлого века он открыл, что (за одним особым исключением) клетки способны делиться лишь ограниченное число раз, после чего процесс деления прекращается и они начинают погибать. Ограничение количества клеточных делений было названо пределом Хейфлика — у человека этот предел составляет от пятидесяти двух до шестидесяти делений…

С каждым своим делением клетка теряет часть ДНК. Чтобы потеря этой информации не привела к губительным изменениям, на концах хромосом расположены дополнительные информационные блоки — теломеры.

Представьте, что вам нужно сделать пятьдесят копий имеющейся у вас рукописи, но копировальный центр решил серьезно усложнить вам жизнь. Вместо денег после каждой копии он берет по последней странице вашей рукописи, и так копия за копией. Это серьезная проблема — в рукописи двести страниц, и если за каждую его копию нужно отдавать по странице, то в последней копии будет всего сто пятьдесят страниц, и тот, кому она достанется, недополучит целую четверть рассказа. Но вас не так-то просто провести — вы привыкли находить решения в самых заковыристых ситуациях. Вы добавили в рукопись пятьдесят пустых страниц, разместив их в самом конце, и принесли в копировальный центр рукопись в двести пятьдесят страниц. Теперь во всех пятидесяти копиях рукописи будет весь рассказ целиком — страницы начнут пропадать, только когда вы решитесь сделать пятьдесят первую копию. Так вот, теломеры подобны пустым страницам рукописи в нашей аналогии: с каждым новым делением клетки они укорачиваются, тем самым защищая самое важное — ее ДНК. Где-то после пятидесяти-шестидесяти делений от теломер в конечном счете ничего не остается, и вот тогда клетка оказывается под угрозой.

Теломеры

С какой стати в ходе эволюции нам понадобилось ограничить количество делений клеток?

Ответ простой — из-за онкологии.

…У нашего организма есть несколько линий защиты от рака. Существуют специальные гены, отвечающие за подавление роста опухолей. Также имеются гены, отвечающие за создание специализированных охотников на раковые клетки, запрограммированных на их поиск и разрушение. Также есть гены, отвечающие за восстановление генов, борющихся с раком. У клеток даже есть встроенный механизм совершения своего рода харакири. Апоптоз — запрограммированная смерть клетки — происходит тогда, когда клетка обнаруживает, что оказалась заражена или повреждена, либо когда другие клетки обнаруживают проблему и «убеждают» опасную клетку совершить суицид. Помимо всего этого существует еще и предел Хейфлика.

Апоптоз - запрограммированная клеточная смерть

…Проблема в том, что рак — довольно подлый маленький злодей, у которого в его клеточных рукавах всегда припасена пара козырей. Одним из них является фермент под названием «теломераза». Как вы помните, предел Хейфлика связан с теломерами — когда они иссякают, клетка гибнет или теряет способность к делению. Что же делает теломераза? Она удлиняет эти расположенные на концах хромосом теломеры. В здоровых клетках теломераза обычно находится в неактивном состоянии, и теломеры продолжают укорачиваться. Раковым же клеткам порой удается активировать теломеразу так, чтобы теломеры восстанавливались гораздо быстрее. Когда это происходит, генетической информации теряется гораздо меньше, потому что заложенный в теломерах резерв никогда не кончается. Данные о сроке годности, запрограммированные в клетке, стираются, в результате чего она оказывается способна делиться без ограничений.

Таким образом, успех раковых клеток обычно связан именно с теломеразой. Более девяноста процентов клеток злокачественных опухолей человека используют теломеразу. Именно так они и становятся опухолями — без теломеразы раковые клетки умерли бы после пятидесяти-шестидесяти делений. Научившись обходить предел Хейфлика с помощью теломеразы, раковые клетки начинают бесконтрольно делиться, приводя к тем ужасным последствиям, с которыми мы все так хорошо знакомы. В довершение всего, успешные раковые клетки — смерть которых нас интересует больше всего — нашли способ обходить и апоптоз — запрограммированную клеточную смерть. Они игнорируют призыв к суициду со стороны здоровых клеток, заметивших что-то неладное. С биологической точки зрения это делает раковые клетки «бессмертными» — они могут делиться сколько угодно.

В настоящее время ученые работают над созданием анализа для выявления повышенной активности теломеразы — такой анализ сильно помог бы врачам в поиске скрытых раковых клеток.

…Защита от рака и предел Хейфлика являются не единственными эволюционными объяснениями механизма старения. В первую очередь они никак не объясняют, почему у различных млекопитающих — даже родственных друг другу — настолько сильно отличаются продолжительности жизни.

…Более продолжительная жизнь крупных млекопитающих частично связана с тем, что их организм более эффективно справляется с починкой ДНК. Но это объясняет, по крайней мере частично, за счет чего мы живем дольше, однако все равно непонятно, почему у крупных животных появился этот более эффективный механизм.

Раковые клетки

Согласно одной из теорий, существует обратная связь между продолжительностью жизни и количеством внешних угроз. Речь идет не просто о том, что риск быть съеденным уменьшает ожидаемую продолжительность жизни животного, хотя это так и есть. По сути, животные, подверженные повышенному риску быть съеденными, в ходе эволюции стали жить меньше, даже если их никто при этом и не съедает. Суть в следующем — когда тот или иной вид оказывается подвержен значительному количеству угроз со стороны хищников или окружающей среды, возникает эволюционное давление, подталкивающее к размножению в более раннем возрасте, в результате чего в процессе эволюции особи этого вида начинают быстрее достигать половой зрелости.

Любопытно, что более короткая продолжительность жизни означает более быструю смену поколений, что ускоряет процесс эволюции — а это очень важно для видов, подверженных угрозам со стороны окружающей среды. Это одна из тех причин, по которой у грызунов относительно быстро развивается сопротивляемость ядам.

Вместе с тем, эволюция не требует развития у этих видов механизмов исправления ошибок в ДНК, накапливаемых со временем, потому что большинство особей не доживают до возраста, когда эти ошибки начинают давать о себе знать. Вы бы не стали оплачивать расширенную гарантию на айпод, если бы собирались попользоваться им всего неделю. С другой стороны, виды, занимающие господствующее положение и способные продолжать размножаться большую часть своей жизни, получают преимущество от исправления накопленных в ДНК ошибок. Чем дольше живет особь, тем больше потомства она может оставить.


Задумывались ли вы когда-нибудь о том, почему в результате эволюции человек не приобрел иммунитет к таким опасным заболеваниям, как диабет или рак? Могли ли вы предположить, что некоторые заболевания помогли человечеству мутировать и выжить? Сетуя на свое здоровье и неблагоприятные для него условия, мы и не догадываемся о том, что все заболевания и то, как мы на них реагируем, — это многовековой результат нашего совместного следования по пути эволюции. Книга Шарона Моалема «А что, если они нам не враги? Как болезни спасают людей от вымирания» впервые приоткрывает дверь в этот неизведанный мир и дает нам уникальную возможность превратиться из пассивных зрителей в активных участников этого бесконечного творческого поиска самой природы.   

Издательство: «Бомбора»

08.08.2018 15:56:03