Печально думать о том, что 99,9 % существовавших когда-либо видов животных уже вымерло. Но даже с учетом такой примечательной статистики нам известно, что на Земле живет 10–30 миллионов различных видов животных. «Наукой о жизни» мы называем науку, изучающую эти виды.
Большая часть современных знаний пришла от различных дисциплин науки жизни: биологии, медицины, антропологии и социологии. Жаль, что последние свежие данные нашего понимания старения были предоставлены 4 века назад, когда человечество осознало, что характеристики старения у всех видов одинаковые.
Жорж-Луи Леклерк был влиятельным ученым, которому мы обязаны этим наблюдением. У Леклерка интересная личная история. В начале 1700-х годов после обучения в школе иезуитов в Дижоне, во Франции, он начинает изучать право. Затем математику, а после медицину.
По окончании медицинского обучения ему посчастливилось унаследовать состояние. Это позволило ему развивать собственные амбиции в научной сфере без оглядки на необходимость зарабатывать. Хотя он и не был биологом по образованию, но все же описал эволюционную теорию биологии, которая утверждает, что «старение является общим для всех видов».
Это наблюдение оказалось далеко идущим, потому что биологи сегодня могут изучать процесс старение комнатной мухи и после экстраполировать свои находки на исследование человека, так как гены у нас одинаковые. Есть прекрасное старое ирландское выражение: «Что еще делать сыну кошки, кроме как ловить мышей?» (Cad é a dhéanfadh mac an chait ach luch a mharú?). Леклерк первым указал на наследование генов от родителей в своем описании сходства слонов и мамонтов.
Ни один другой исследователь живой природы, помимо Аристотеля и Дарвина, не сыграл такую значимую роль, и при этом почему-то мы хорошо знакомы с теми двумя, но Леклерка знаем куда хуже.
Последние исследования в биологии подтверждают умозаключения Леклерка и дают важные подсказки о том, как разработать эффективные меры в замедлении процесса старения. Стало ясно, что некоторые гормональные и клеточные пути, которые влияют на процесс старения у низших животных организмов, таких как мухи и черви, также способствуют проявлению процесса старения у людей: речь идет о раке, катаракте, сердечных заболеваниях, артрите и деменции.
Некоторые исследования показывают, что при манипуляции определенными генами, изменении в репродуктивном процессе и снижении потребления калорий увеличивается продолжительность жизни как у низших организмов, так и у млекопитающих. Низшие организмы легче изучать в больших количествах, особенно муху дрозофилу. Я побывала во многих лабораториях, где видела большие стеклянные контейнеры с жужжащими мухами – основой исследования старения. Большая часть изысканий о старении человека пришла от наблюдения за такими низшими организмами. Возможно, в следующий раз, когда захотите прихлопнуть муху, вы остановитесь и подумаете о ее вкладе в науку!
Мы, люди, существа усовершенствованные. И над вами, конкретно над вами, трудились тысячелетиями. Вы существуете, только потому что умерли миллиарды менее приспособленных и менее сложных организмов. Вы не исчезли и являетесь ярким воплощением фразы «выживает сильнейший». Вы начали свое путешествие 4 миллиона лет назад, будучи одной клеткой.
Сегодняшний набор клеток мало чем отличается от той, первой. Клетки крошечные. Например, чтобы покрыть булавочную головку, требуется 10 тысяч человеческих клеток, а в нашем теле их триллионы.
Основная задача клетки – вырабатывать энергию, которая позволит ей и нам с вами жить. Очень просто: еда перерабатывается в энергию клетками; отходы, возникающие как побочные продукты от выработки этой энергии, удаляются тоже клеткой. Инструкция по выработке энергии и удалению отходов исходит из клеточного ядра.
Позже мы поговорим о том, что ядро – это электронная библиотека клетки, которая хранит всю информацию и высылает нам инструкции, как только нам это становится необходимо.
Клеточная стенка избавляется от токсинов и отходов, которые являются побочными продуктами в производстве энергии при переваривании пищи, и после этого тело тоже избавляется от них в виде кала и мочи благодаря кишечнику и мочевому пузырю. При этом клеточная стенка сохраняет все полезные вещества и пищу для производства энергии. Поэтому все, что может нарушить целостность стенки, вызывает риск серьезных повреждений. Та часть клетки, которая производит энергию и отвечает за ее передачу, необходимую для жизнеспособности клетки, называется митохондрией.
Наши клетки работают непрерывно, они не знают отдыха, генерируя энергию, делясь и производя новые клетки снова и снова. Во время их деления делятся и гены, передавая различные характеристики новому поколению. Порой случаются несовершенства в процессе деления, которые называются мутациями. Мутация меняет одну или несколько характеристик.
Некоторые из мутаций незначительны, мы живем с ними и не замечаем их, однако многие из них ведут к смерти или поражению организма. В таком случае высшие организмы, такие как мы с вами, медленно эволюционируют и становятся сложнее – так мы становимся выжившими.
У клетки есть продолжительность жизни, и, когда она гибнет, на ее место приходит другая, вот почему деление клеток так для нас важно. Клетки гибнут и заменяются новыми постоянно. Все, что вмешивается в тонкий сбалансированный круг их смерти и деления, будет препятствовать процессу замены погибших клеток новыми полностью функционирующими, а значит, способствовать старению организма.
Состав человеческой клетки
Каждый тип клеток имеет свою продолжительность жизни. Это важно в криминалистике и расследовании преступлений. Например, красные кровяные тельца (эритроциты) живут 4 месяца, а белые (лейкоциты) – 1 год, клетки кожи – 3 недели, клетки кишечника – 4 дня, а клетки спермы – 3 дня. Зная срок жизни клеток, время смерти можно предположить, основываясь на том, какие клетки еще живы.
В естественной среде обитания в популяциях животных хищники, голод и неблагоприятные экологические условия быстро отсеивают слабых и старых особей. Человек является исключением из этого правила с продолжительностью жизни свыше 80 лет, несмотря на старость и немощность. В большинстве развитых стран за последние 200 лет продолжительность жизни увеличилась вдвое.
Буквально за век мир разительно изменился: существенно выросла средняя продолжительность жизни. В 2015 году один из выпусков журнала Time вышел со следующим заголовком: «Этот ребенок может прожить до 142 лет».
В 1900 году продолжительность жизни женщины составляла 47 лет. В 2010 году – 79 лет и продолжает расти. Вы, вероятно, спросите, почему так происходит? Всех ответов у нас нет, однако продолжительность жизни увеличилась благодаря способности людей изменять окружающий мир под собственные нужды. Мы смогли одомашнить животных и выращивать растения, пользоваться инструментами и огнем, чтобы обеспечить себе стабильное пропитание, а также почти уничтожили паразитов.
Все вышеперечисленное идет рука об руку с развитием медицины, чистой водой, меньшим количеством стресса, процветанием и, конечно, доминированием над мутациями благодаря нашей эволюции.
Биологические последствия этого и влияние на процесс старения – уникальный человеческий опыт. Например, женщина проживает еще половину своей взрослой жизни после потери репродуктивного потенциала – о таком даже нельзя помыслить в мире млекопитающих.
Средняя продолжительность жизни в европейских странах с точной регистрацией смертей начиная с 1800 года
Можно узнать больше о том, что способствует продолжительности жизни через изучение некоторых животных, которые живут невероятно долго. Для животных характерно умирать по двум причинам: возраст, а значит, болезнь, или ранение. Однако существует несколько видов, у которых есть явный иммунитет к старению и заболеваниям.
У таких животных сильно замедленно накопление клеток, которые в конце концов убивают остальные клетки. Этот процесс почти остановлен, что и способствует долгой жизни и молодости. Это называется «незначительное старение». Невероятно, сколько такие животные могут жить.
Черепахи – самые известные представители такого рода незначительно стареющих животных. Когда в 2006 году на атолле Алдабра умерла гигантская черепаха по имени Адвайта, анализ возраста радиоуглеродным методом показал, что этот самец родился приблизительно в 1750 году, и на время смерти ему было 255 лет. Он умер от печеночной недостаточности и осложненной раны, вызванной тем, что по панцирю пошла трещина. Если бы у владельцев зоопарка в Калькутте, в Индии, нашлись бы средства и желание организовать пересадку и операцию, чтобы залатать панцирь, Адвайта бы еще ползал по Земле. Впрочем, и 255 лет – немалый срок!
Антарктическая губка отличается долголетием и может прожить до 1550 лет. Она почти не двигается – так однажды один из моих коллег жестоко назвал одного из членов своей команды губкой за то, что тот отличался невероятной пассивностью. Гренландский кит, самое крупное из долгоживущих млекопитающих, живет больше 200 лет (самому старому известному нам киту 211 лет).
Бессмертная медуза – самая очаровательная из всех медуз, она переходит из состояния полипа ко взрослой особи и потом обратно к полипу, демонстрируя эффект вечной молодости. Такой вот Бенджамин Баттон в мире животных. Подумайте о королеве термитов, которая живет 50 лет, – бедняжка откладывает 30 тысяч яиц в день. Сравните это с американской поденкой, любимой наживкой рыболовов, которая живет всего пять минут.
Можете представить, как увлекают подобные колебания в цифрах нас, ученых-геронтологов: что есть такого в функционировании клеток разных видов, что одним жизнь продлевает, а другим укорачивает?
Если бы мы разгадали эту тайну и смогли повторить подобное на человеческих клетках, вероятно, смогли бы и замедлить процесс старения и возникновения различных болезней, а значит, увеличить продолжительность жизни. Смогли бы достать столь желаемый всеми «эликсир молодости».