Старение активно изучается многими учеными во всем мире, но до сих пор не существует единого мнения о том, что же это такое и от чего оно возникает. Теория российского эволюционного биолога, вирусолога Петра Лидского, который сейчас является профессором Городского университета Гонконга, предлагает новое объяснение смысла старения и смерти.
В интервью "Газете.Ru" ученый рассказал, в чем оно заключается.- Старение — это главная проблема человечества, главный враг каждого человека на Земле. Поэтому проблемой старения занимаются ученые многих стран мира. Есть ли уже консенсус у исследователей: что такое старение?
- Как ни странно, до сих пор наука не пришла к общему мнению. Если спросить разных геронтологов, они дадут разные ответы на вопрос "что такое старение". Большая часть ученых считает, что старение — это накопление повреждений. Эта идея восходит к философским работам 1950-х годов. Альтернативой этой концепции является мысль, что старение — это генетическая программа, которая нас убивает.
Если старение — это накопление ошибок, то у нас как бы есть шина автомобильная, она спускает постепенно воздух, ее надо докачать, и тогда снова она будет как раньше. Если старение — это программа, то, значит, у нас гвоздь, вонзившийся в шину, на это запрограммирован, он намеренно выпускает воздух. То есть в отличие от первого случая происходит структурное изменение - появление гвоздя. Тогда надо гвоздь достать, дырку заделать, и только тогда имеет смысл шину подкачивать. В первом случае нужно что-то починить, во втором - что-то сломать, гвоздь в данном случае.
Это две разные возможности, диктующие совершенно разные стратегии исследований, и ученые в основном сходятся на первом варианте.
- Почему они на этом сходятся? Больше аргументов?
- Аргументы очень сильные, потому что, во-первых, непонятно: если старение - это программа, то зачем она нужна, зачем нужно себя убивать? В чем эволюционный смысл? Второй возникающий вопрос: если старение - это генетическая программа, почему не существует бессмертных мутантов?
- То есть гены старения бы мутировали и возникли бы бессмертные мутанты?
- Ну да. Мы можем взять, допустим, мух и накормить их мутагенами. В результате мы получим потомство: мух без глаз, мух без крыльев, но почему-то не получим мух без старения. Как это можно объяснить? Значит, если мутантов нет, старение — это не программа. Так рассуждает большинство ученых. Мне же удалось построить эволюционную теорию программного старения, способную отбить оба аргумента.
- Так что же это за теория и в чем ее главная идея?
- В природе присутствуют инфекционные болезни, и это универсальный эволюционный фактор для всех животных. Я обращаю ваше внимание на специфический класс болезней, которые не убивают, а не дают животному возможность размножаться - то есть осуществлять свою главную задачу.
- Это инфекционные болезни, которые передаются половым путем?
- Да, в человеческой популяции это в основном болезни, передающиеся половым путем, например, сифилис или гонорея. В отсутствии медицины животные (кроме человека) не могут эти болезни излечить, и они делают их неспособными к размножению. Образуется тупиковая ветвь. Но при этом носители инфекции могут заражать других своих сородичей.
Если у нас популяция вязкая, то есть родственники живут недалеко друг от друга (а это тоже соблюдается для большой части животных), значит, тогда эти животные преимущественно заражают своих родственников. И тогда этих животных имеет смысл удалять из популяции, что и делает эволюция.
- При чем тут старение?
- Если мы построим математическую модель, мы поймем, что с возрастом повышается вероятность стать носителем хронической болезни. Например, если вероятность заражения составляет 10% в год, то 10% годовалых животных будет заражено, 19% животных двух лет, и так далее. К 25 годам будет заражено практически каждое животное. В этом случае особей, доживших до 25 лет, лучше удалить чисто профилактически. Моя модель говорит о том, что эволюция построила механизм, чтобы это делать.
- Это вы отвечаете на вопрос, зачем нужно себя убивать, когда можно здорово размножаться дальше. А второй вопрос: где же бессмертные мутанты?
- Хозяева изобрели какой-то приспособительный механизм, не позволяющий патогенам сделать их жизнь длиннее, а возможно и бесконечной. Потому что патогенам-то как раз надо, чтобы мы жили долго, а лучше вообще вечно. Есть примеры продления жизни паразитами, иногда очень драматические. Самый яркий пример – в муравьях: плоский червь может продлевать жизнь рабочего муравья в десятки раз. Чтобы этого избежать, эволюция изобрела защитные механизмы, которые препятствуют продлению жизни не только патогенами, но и мутациями и терапиями.
- Так, значит, как все происходит, по вашей теории? Вот человек стареет согласно эволюционной программе. Она генетическая?
- Да. Она, согласно моей теории, работает через иммунную систему. Потому что если старение – это часть защиты от патогенов, то иммунная система должна играть ведущую роль в его регуляции.
И действительно, чем больше мы исследуем старение - не только наша лаборатория, но и вся мировая наука, - тем больше мы находим иммунологии в старении. И я думаю, что в какой-то момент геронтология станет частью иммунологии.
- В какой момент эволюция "чувствует", что животное стоит убить?
- Система не работает со стопроцентной точностью. Она действует на основе статистического ожидания.
Предыдущая эпидемиологическая история "проинструктировала" эволюцию, к какому возрасту подавляющее большинство животных заражено, и, с учетом всех факторов, стоит ли его убить или оставить.
- Но во всех видах срок жизни свой?
- Да, это параметр, на который влияет много факторов. Например, почему воробей может жить 20 лет? А есть маленькие летучие мыши, которые могут жить и до сорока. А ведь это очень маленькие животные по нашим меркам. Они могли бы жить не так долго…
- А как продолжительность жизни коррелирует с размером?
- Ну тут есть корреляция, и ее причины очевидны: ведь чтобы синий кит смог вырастить свое тело до 25 метров, ему нужно много еды и времени. Однако если мы построим корреляцию, то у нас ожидаемая продолжительность жизни воробьев или летучих мышей будет максимум два года. Но они живут десятилетиями.
- Так почему?
- Теория утверждает, что, помимо размера, важным фактором является структура популяции, или, упрощенно, то, кто кого заражает. Ведь важно не заразить именно своих родственников, а не вообще, допустим, всех воробьев. И если животное имеет возможность быстро перемещаться - допустим, летать, - то оно чаще заражает неродственных особей и не так уж сильно вредит своим собственным генам. И тогда смысла его убивать особенно нет. У летающих животных расселение намного более широкое, чем у наземных животных такого же размера. Измеренная разница - раз в десять. Поэтому они могут себе позволить длинную жизнь.
- Но летучие мыши живут в больших скоплениях своих же собственных родственников. Разве нет?
- Летучую мышь из Ирландии однажды поймали в Китае. Популяции очень сильно перемешаны из-за полета и миграций. А вот для наземных животных невозможно себе представить, чтобы животное размером с мышь могло переместиться на другой конец света.
Летучие мыши разных видов иногда собираются огромными кучами, чтобы зимовать. И там все друг с другом совокупляются. Причем тут еще важно, что для наших генов может быть выгодно не только уберечь своих родственников от инфекции, но и заразить те семьи, которые могут составить им конкуренцию.
- По сути, вы говорите про групповую селекцию. Но ведь она признана несуществующей?
- Это так. Но в моей теории в свои права вступает родственная селекция. Например, забота о потомстве — это родственный отбор. Я забочусь о своих детях, потому что они являются носителями моих генов. Халдейн Джон, знаменитый английский биолог, когда у него спросили при обсуждении эволюции альтруизма: "Пожертвуете ли вы своей жизнью ради другого"? Он сказал: "Ради двух братьев и восьми племянников". Основная концепция родственного отбора такова: мы совершаем действия, которые помогают размножаться нам, а также нашим родственникам. Это логично.
То есть если зараженная летучая мышь может помочь своим родственникам, перезаразив других мышей, - ей надо жить. Если она взаимодействует больше с собственными родственниками - ей следует умереть.
- А как ваша теория объясняет то, что существуют как долгоживущие летучие мыши, так и короткоживущие летучие мыши?
- Теория предсказывает, что взаимодействие между родственниками у короткоживущих мышей будет более интенсивным, чем у долгоживущих летучих мышей. Но это еще предстоит проверить. Есть косвенные указания на это, но пока нет твердого знания.
- Работает ли это на других видах?
- Теория дает большое количество проверяемых предсказаний такого рода. Например, она объясняет разницу между мышами и их родственниками, голыми землекопами. Эти грызуны примерно одинакового размера, но землекопы живут больше 30 лет, а мыши - всего 2 года.
Согласно теории, это происходит потому, что у голых землекопов эусоциальное устройство общества (часть особей не размножаются и ухаживают за потомством размножающихся особей). А в этих обществах возможен совсем другой способ борьбы с патогенами, а именно: рабочие особи, чтобы спасти королеву, убивают себя в ответ на любое заражение.
В этом случае возникает беспатогенная среда, и тогда старение не нужно.
- Но ведь в живой природе существуют очень разные варианты продолжительности жизни и поведения особей. Например, лосось умирает сразу после размножения, и этот пример приведен в вашей недавно вышедшей книге "Старение: почему эволюция убивает?". Так зачем лососю нужно умирать?
- Та теория, которая сейчас циркулирует в научном сообществе, гласит, что эта рыба выкармливает свою молодь с помощью мертвых тел родителей. Но, честно говоря, это не очень сходится математически, потому что часто молодь выводится через несколько месяцев - уже после того, как тушки родителей сгнили.
А кроме того, есть виды лососевых, которые вообще никогда не кормятся в реках, а сразу идут в океан. Поэтому эта гипотеза немного в воздухе висит.
Согласно моей теории, лососю нужно умирать для того же контроля патогенов. Представьте, что большое количество лососей приходит в маленькую речку, и, что важно, - все мальки являются родственниками. Это создает огромные эпидемиологические риски.
- Ну а как же бессмертные медузы? Насколько я знаю, таких нашли три вида…
- Да, это хороший вопрос. И пока мы не нашли на него точного ответа.
Однако известно, что медуза начинает возвращаться в более молодую стадию развития, полипа, из-за стресса. То есть в благоприятных условиях она умирает. А если ее поставить в неблагоприятные условия, она начинает молодеть. И вот вопрос вопросов: почему она не молодеет все время?
То же самое наблюдается у гребневиков. Это тоже похожие на медуз существа, у которых тоже есть омоложение - этакое обратное развитие. А еще мы исследовали этот вопрос на примере пчел.
- Они тоже умеют омолаживаться?
- Да. Как устроен жизненный цикл пчелы? После рождения она становится нянькой, ухаживает за яйцами и другими личинками, убирает улей, а потом она переходит в ранг фуражира. Фуражир вылетает из улья, собирает еду. И в виде фуражира пчела существует пару недель, после чего умирает.
В момент перехода (смены профессии с няньки на фуражира) происходит резкое обрушение здоровья пчелы. Изменяется транскриптом, падает количество белка, умирает куча иммунных клеток, хемоцитов. Это все выглядит как старение.
Но, если вдруг происходит какая-то неприятность в улье, - например, все няньки умирают, - части фуражиров приходится возвращаться обратно в улей и приниматься за их работу. И вот тогда они омолаживаются. То есть у них возрастает запас белков, образуются новые иммунные клетки, и они дольше не умирают.
- Так почему же не омолаживаться все время? Почему не снизить смертность среди пчел?
- С точки зрения моей теории контроля патогенов, это имеет смысл, чтобы держать улей свободным от паразитов. Получается, что пчелы омолаживаются, только если улей подвергается какой-то еще более сильной опасности, чем эпидемиологический риск, - то есть он умрет гарантированно.
- Означает ли это, что если пчелы могут омолаживаться, то и человек тоже?
- Если придерживаться классических теорий, то мы скорее должны предположить, что физиологическое омоложение человека невозможно. Но если пчелы, гребневики, медузы это делают, то они дают надежду и человеку. Пока не очень понятно, можно ли полностью человека омолодить. Но то, что можно сильно продлить жизнь, - я в этом уверен.
- Насколько продлить? Сможет человек жить 200 лет?
- Я убежден, что это возможно. Конечно, в такой длинной жизни могут возникнуть такие повреждения тканей, которые мы сейчас не видим. Структуры нашего тела не рассчитаны на такие сроки, поэтому мы можем столкнуться с проблемами, которых прежде не видели. Потом может вылезти рак, так как, согласно существующим данным, вероятность его возникновения растет из-за времени, а не только из-за старения.
Но все эти медицинские проблемы, как мне кажется, можно будет решить в будущем.
Свежие комментарии