Победить смерть: чтобы остановить старение, нужно разобраться, что это такое

С разрешения издательства «Альпина-Паблишер» «Ведомости.Город» публикует главу из книги футурологов Хосе Луиса Кордейро и Дэвида Вуда «Смерть должна умереть». 

90% жителей развитых стран умирают из-за старения организма.Связанные со старением процессы провоцируют развитие сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний и деменции. Но примерно к 2045 году в мире будет покончено со смертью от естественных причин, уверены исследователи. Они утверждают, что благодаря новым технологиям мы вскоре справимся со всеми болезнями и будем выглядеть моложе. В отрывке, который мы публикуем, авторы объясняют, какие виды старения существуют с научной точки зрения.

Старость начали изучать сравнительно недавно, а возвращение юности — и того позже. Если говорить грубо и с некоторым преувеличением, то современной науке о  старении всего несколько десятилетий, учению об омоложении считанные годы. Оба они едва начали проходить стадию лабораторных испытаний, причем на животных моделях, чтобы потом — в нужный момент — перейти к человеческому организму.

К  счастью, все больше людей в академическом сообществе и вне его осознают, что научные методики замедления и обращения возрастных изменений, равно как и способы восстановления молодости, уже не за горами.

Одним из первых изучать старение растений и животных в IV в. до н. э. стал древнегреческий философ Аристотель. Во II в. до н. э. древнеримский медик греческого происхождения Гален предположил, что процессы распада начинаются уже с юных лет. В XII в. английский монах и философ Роджер Бэкон выдвинул идею об изнашивании. В XIX в. мысли его соотечественника Чарльза Дарвина открыли дверь эволюционным теориям о природе возрастных изменений, а также серьезным дискуссиям о программируемом и не запрограммированном старении.

Виды старения, больше старения и без старения

Бывают и организмы, и клетки (в том числе и в человеческом теле), которые не подвержены возрастным изменениям. Существуют животные, способные к полному восстановлению любой части собственного тела, в  том числе и мозга. Иными словами, старость нельзя считать процессом, общим для всех: встречаются формы жизни, которые к ней либо вовсе не склонны, либо подвержены в незначительной степени. Еще нам стало известно, что в зависимости от типа воспроизводства особи одного и того же вида могут стареть либо нет.

В общих словах, в отличие от существ, для которых свойственно половое размножение (в том числе и для гермафродитов), организмы, размножающиеся бесполым путем, не склонны к старению. Кроме того, имеются различия в скорости старения между мужскими, женскими и обоеполыми организмами. Ожидаемая продолжительность жизни у самок выше, чем у самцов, и такая же тенденция наблюдается у видов с гермафродитными особями.

Также прослеживается существенная разница в темпах возрастных изменений у членов колоний общественных насекомых, например срок жизни трутней, маток и рабочих пчел будет значительно отличаться. Климатические условия также сильно влияют на продолжительность жизни (что главным образом верно для насекомых и беспозвоночных, не способных контролировать температуру тела): так, у мух и червей она в значительной мере зависит от количества тепла и пищи. Другим видам продлевают жизнь похолодание и ограничение калорийности.

Обнаружены некоторые гены, частично контролирующие процесс старения, например у нематод C. elegans это age и daf-, у плодовых мух Drosophila melanogaster — FOXO; имеются и другие, открытые позже. Аналоги есть и у млекопитающих. И поскольку мы уже сегодня понимаем, что старение поддается генетической модификации, нам так важно понять принцип действия генов. Тогда мы сможем управлять ими.

Общеизвестно, что каким-то организмам отпущен долгий срок существования, каким-то — короткий (хотя время — понятие относительное). Одна крайность — это некоторые примитивные насекомые, например так называемые эфемерные, живущие день или даже меньше, другая — люди, способные прожить век и более, или животные с пренебрежимым старением (Речь идет о случаях потенциального бессмертия для видов, особи которых демонстрируют огромную максимальную продолжительность жизни, ввиду чего невозможно визуально наблюдать признаки их старения. – Прим. ред.). Сегодня также известно о существовании видов, отдельные представители которых прожили века и тысячелетия, и предел их жизни неизвестен.

Аристотель еще много веков назад подметил, что растения и животные тоже старятся по-разному. Значительные различия в их клетках влияют на модели возрастного изменения, вплоть до полного нестарения или пренебрежимого старения (скажем, у таких многолетних, как секвойя). Бактерии, одноклеточные ядерные и грибы, к примеру, способны и стареть, и не стареть, что зависит от способа их размножения, симметричности деления, типа клеток и хромосом. Даже в одном и том же организме могут существовать коротко- и долгоживущие клетки. Так, человеческие сперматозоиды живут три дня (в то время как производящие их гоноциты не старятся вообще), клетки прямой кишки — обычно четыре дня, клетки кожи — две или три недели, эритроциты — четыре месяца, лейкоциты — больше года, а нейроны неокортекса (— новые области коры головного мозга, отвечающие за высшие нервные функции человека), как правило, погибают только вместе с телом.

Сегодня, вопреки тому, что нам было известно до недавнего времени, мы также знаем следующее: благодаря стволовым клеткам, которые все-таки присутствуют в некоторых областях мозга, нейроны последнего способны к регенерации. Клетки с кольцевыми хромосомами (как у большинства бактерий) в идеальных условиях, как правило, биологически «бессмертны», тогда как с линейными (как в большей части соматических клеток многоклеточных организмов) — обычно смертны, если в них не разовьется рак и не прекратится старение.

Теперь нам уже известно, что в результате мутаций подверженных старению соматических клеток раковые способны стать биологически «вечными». Чтобы выявить секрет бессмертия, изучают стволовые клетки опухолей. То есть, даже несмотря на злокачественность, те тоже могут помочь раскрыть тайну старения.

Раковые клетки производят фермент теломеразу. Соматические, как правило, у взрослых особей ее не продуцируют. Исключение составляют некоторые случаи, когда этот процесс способствует постоянной регенерации на клеточном уровне как у планарий и некоторых амфибий.

Вышеприведенные примеры демонстрируют: за миллионы лет, что имелись в распоряжении у природы, она успела поэкспериментировать с различными формами жизни, видами организмов, способами воспроизводства, типами полового размножения и клеток, паттернами роста и моделями возрастных изменений, в том числе и с нестарением.

Румынская врач-гериатр Анка Иовицэ в  2015 г. выпустила книгу «Межвидовая пропасть старения» (The Aging Gap Between Species). Автор начала с поиска «леса за деревьями»: «Старение — загадка, которую необходимо разгадать. Этот процесс обычно изучают на нескольких биологических моделях: плодовых мушках, червях или мышах. Все эти виды подвержены быстрому старению, что благоприятно сказывается на лабораторных бюджетах и приходится кстати в качестве краткосрочной стратегии, поскольку у кого есть время на изучение видов, живущих десятки лет? Однако межвидовая разница в долголетии — величина куда большего порядка, чем любое продление жизни, достигнутое в лабораторных условиях. Именно поэтому при попытке собрать узкоспециальные исследования в легкий для понимания труд мне пришлось изучить бесчисленные источники информации. Данная книга и есть попытка достичь этой цели.

Старость неизбежна — или, по крайней мере, так говорят. Но я никогда не принимала что-либо на веру лишь по причине авторитетности источника, поэтому подвергла сомнению межвидовую схожесть возрастных изменений. И в ходе поисков с удивлением обнаружила, что геронтологии не хватает разнообразия биологических моделей. В глубинах самых смутных и невразумительных научных трудов я неутомимо искала ответ на вопрос: «Как же стареют все остальные виды и чем они могут в этом различаться?» Если вы когда-нибудь держали домашнее животное, то наверняка заметили, что все живут по-разному.

Вы за 10 лет ничуть не изменились, а ваш пес или кот уже начал страдать от возрастных болезней. Продолжительность жизни широко варьируется как между самими видами, так и между их отдельными представителями. Какие же механизмы лежат в основе этой межвидовой пропасти старения?»

В своей книге Иовицэ дала прекрасный обзор современных научных знаний о возрастных изменениях и, среди прочего, сообщила об огромных различиях между разными видами (от бактерий до китов), привела разнообразные теории старения, неотении (сохранение у взрослой особи характеристик, свойственных молодым организмам, например регенерации) и прогерии (преждевременное старение), а также осветила такие основные темы, как стволовые клетки, рак, теломераза и теломеры.

В заключение она написала: «Старение — явление пластичное. Я стремилась разглядеть за деревьями лес, изложить разницу в старении различных видов в доступной логической последовательности и записать ответы на эти вопросы простым языком. Изучение старения слишком важно, чтобы прятать его за закрытыми дверями формального научного жаргона.

Геронтология как наука может развиваться, изучая не только недолговечные виды, вроде мышей с червями, но также постепенно и более пренебрежимо стареющие, к примеру, губок, голых землекопов, морских ежей, протеи и тысячелетние деревья. Если возрастные изменения — это повышение темпа смертности и снижение фертильности, то существование вышеперечисленных видов неявно намекает на то, что старость — случайная ошибка природы.

Благодаря продолжающейся во взрослых соматических тканях экспрессии теломеразы долгоживущие виды иногда способны хотя бы частично восстанавливать органы. При этом онкологические заболевания встречаются у них не чаще, чем у остальных. Возможно, такие организмы развили альтернативные механизмы сдерживания рака, увеличив непосредственный контроль над клетками. Несмотря на активную экспрессию теломеразы в соматических стволовых клетках, голый землекоп считается животным, устойчивым к раку.

Из-за масштаба проекта эта книга постоянно пребывает в стадии написания. Еще столько бесчисленных видов предстоит открыть. Еще столько опытов предстоит провести и столько теорий — разработать. Старость — ошибка природы, а геронтология — наука о старости — создана, чтобы разрешить загадку старения».