понедельник, 2 февраля 2015 г.

Отмена старения: разве это возможно?


На данный момент существует несколько сотен более-менее серьёзных, то есть имеющих какое-то научное обоснование, теорий старения. Они делятся на две неравные группы. 
Большинство геронтологов — учёных, занимающихся старением, придерживается точки зрения, что старение является результатом накопления случайных повреждений и ошибок, неизбежных при функционировании сложной системы.
В конце концов дефектов становится слишком много, и организм, окончательно состарившись, умирает. То есть живые существа стареют примерно так же, как автомобили. Очень грустная точка зрения. Потому что с накоплением случайных поломок на самом деле ничего сделать нельзя: на то они и случайные. Есть более оптимистичный подход к проблеме старения.
Геронтологи, к числу которых относится наша команда, считают, что стареем мы не просто так. Старение специально придумано природой и имеет глубокий биологический смысл, имеющий принципиальное значение для эволюции новых существ. 

Старение, а значит и смерть от старости, — это последние этапы нашего индивидуального развития. Они, так же как и все предыдущие этапы нашего созревания и развития, запрограммированы в генах. Все биологи знают, что в этих самых генах записано, как мы должны расти в утробе матери из одной - единственной малюсенькой клетки, развиваться после рождения, проходить половое созревание и превращаться во взрослого человека.
И вдруг почему-то утверждается, что на этом запрограммированность развития неожиданно кончается. 

И всё остальное природа будто бы пускает на самотёк. Вся наша жизнь жесточайшим образом контролируется различными генетическими программами, но классические геронтологи считают, что такие важнейшие аспекты жизни, как старение и смерть, отданы на откуп случайности. Ну уж нет. 

В такую безалаберность природы мы поверить не можем! В наших генах должна быть закодирована какая-то специальная программа, которая запускается в довольно молодом возрасте и заставляет нас стареть. 

Запуск этой программы вызывает постепенное ослабление функционирования всех систем организма, тем самым медленно и печально сводя нас в могилу.
При всей ужасности нарисованной нами картины на самом деле — это оптимистичный взгляд на старение. Потому что если для него существует специальная программа, то её можно... сломать или, как говорят компьютерщики, «хакнуть». 

Биология ещё слишком молодая наука, чтобы с лёгкостью создавать какие-то новые системы. Но ломать — не строить. Это мы уже худо-бедно умеем. А к чему приведёт поломка или даже небольшая порча программы старения? К тому, что старение будет происходить медленнее. Не этого ли мы все и хотим?
Вмешательство в программу старения, закодированную в генах, приведёт к её порче и в итоге к тому, что старание будет происходить медленнее или вообще остановится.

Но позвольте, получается, что где-то внутри нас живут гены смерти? 

Враги, специально внедрённые к нам с целью обеспечить, в общем-то наше биологическое самоубийство, причём весьма изощрённым, мучительным, растянутым во времени способом — старостью? 

Посмотрим внимательней.

Гены самоубийства
Скажем сразу — гены смерти человека как индивида пока еще не найдены. Но мы должны рассказать вам о важнейшем открытии конца XX века — обнаружении
генов смерти человеческих клеток. И не только человеческих.
Как вы знаете, всё наше тело состоит из клеток. Они размножаются путём роста и деления пополам. Когда-то каждый из нас состоял всего из одной клетки — зиготы, получившейся в результате слияния яйцеклетки матери со сперматозоидом отца. 

С тех пор эта первая клетка много раз делилась, образовывала новые клетки, которые тоже делились, специализировались, превращаясь кто в нейроны, кто в клетки крови, кто в мышечные клетки. 

Внутри нашего тела все эти мириады клеток живут, дышат, растут, общаются друг с другом, аккуратно и согласованно выполняют свои функции. И умирают.
Очень долго биологи не задумывались о том, как, собственно, клетки это делают  — умирают. Наверно, в игнорировании этого вопроса было что-то психологическое, связанное с сакральностью смерти и страхом перед ней. 

У нормальных людей не принято слишком долго размышлять о  неизбежном конце.

 Вот все и думали, что клетки живут себе, живут, а потом бац — и умирают. Ну как вообще все живые существа. Правда, немного смущало, что разные клетки живут разное время. Некоторые — считанные дни, а некоторые — годы, или вообще сохраняются на протяжении всей жизни человека.
Однако в конце концов внимание биологов привлекла и эта мрачная сторона жизни клеток. 

И оказалось, что в подавляющем большинстве случаев клетки умирают не просто так. В них заложена смертоносная программа, запускающаяся в строго определённые моменты, при помощи строго определённых веществ и заканчивающаяся гибелью самой клетки. Это — программа биохимического клеточного самоубийства, названного биологами апоптозом.
Причем реализация этой программы требует затрат энергии. Если клетку лишить её источников, то она не умрет так быстро, как собиралась. Работу программы до
определенного момента можно остановить и спасти «несчастную клетку». 

С помощью методов современной генной инженерии удается сделать клетку, которая вообще не способна к самоуничтожению. Для этого приходится выключить у неё определённые гены. То есть как бы «хакнуть» программу смерти.
Сама программа клеточного самоубийства уже неплохо изучена, об особенностях этого биологического механизма написаны тысячи научных статей. 

Оказалось, что этот элегантный и очень надежный каскад реакций в конце концов приводит к тому, что клетка аккуратно разбирает себя на «запчасти», используемые далее её соседями в качестве строительного материала.
Удивительно, но практически все клетки организма оказались ужасными меланхоликами, всегда готовыми само-убиться. Чтобы продолжать жить, они
должны непрерывно получать извне сигнал: «Живи дальше!»
Оказалось, что в любой ткани есть особые внеклеточные белки, специфичные именно для этой ткани и отсутствующие в других тканях. Белки эти получили название ростовых факторов. 

Есть факторы роста мышц, печени, почек и т.д. В отсутствие этих факторов клетки нельзя культивировать вне организма: они быстро самоуничтожаются с помощью процесса, названного апоптозом. 

Успешно культивировать клетки животных научились тогда, когда стали добавлять соответствующий фактор роста в среду культивирования. А в нашем теле апоптоз оказывается для органа гарантом того, что в нём не поселятся клетки из другого органа. Попав в почку, клетка печени не найдёт в ней фактора роста печеночных клеток и покончит с собой, поскольку окажется без фактора роста почек. Здесь некому будет послать ей сигнал «Живи дальше!».
Итак, в геноме любой клетки многоклеточного организма закодирован механизм её самоубийства. Эта программа включается в ситуациях, когда клетка становится ненужной или даже вредной для организма. 

И эта программа совершенно необходима для правильного развития и здоровой жизни, а также для предотвращения «бунта» отдельных клеток, которые вместо честного выполнения своей работы на благо организма «сходят с ума» и начинают бесконтрольно делиться и разрастаться. 

Если это не предотвратить в самом начале, итогом такого клеточного бунта может стать известное всем страшное заболевание — рак.

Любовь и смерть у самых мелких
По большому счёту, существование программы смерти отдельной клетки ничего не доказывает, кроме того, что природа вообще умеет программировать живые объекты на смерть. Действительно, все наши клетки живут в составе многоклеточного организма, и, как было сказано выше, гибель отдельных кпе-ток может быть очень даже полезна этому организму. 

Например, если эта клетка — раковая. Или если это клетка хвоста головастика, которому пришла пора превратиться в лягушку. Никогда не задумывались, куда девается хвост в этом случае? 

Все очень просто: его клетки получают сигнал самоубийства — команду на апоптоз, и аккуратно самоликвидируются. Если бы не апоптоз, то у нас с вами, дорогой читатель, были бы, например, перепонки между пальцами, как у человека-амфибии!

В определённый момент внутриутробного развития у человека до рождения между пальцами появляются перепонки, которые затем "рассасываются" благодаря апоптозу - самоубийству клеток перепонок.
Но вот в чём загвоздка — существуют организмы, состоящие всего из одной клетки. Это бактерии, простейшие животные вроде амеб и давние друзья человека — одноклеточные грибы дрожжи. 

Если у этих тварей существует апоптоз, то это значит, что у них есть программа самоубийства всего организма. Программа самоубийства действительно была обнаружена у дрожжей, причем совсем недавно — в самом начале XXI века. 

Главную роль в этом открытии сыграли российские биологи из МГУ, чем мы очень гордимся! 

Оказалось, что внешним сигналом, запускающим программу смерти, может быть феромон — вещество, выделяемое особями другого пола с целью привлечения партнера. 

Совершенно естественное вещество, запускающее половое размножение грибов, убивает дрожжевую клетку, если что-то идёт не так в этом процессе. Причём делает это не потому, что оно само ядовито — его и образуются - то совсем ничтожные количества. 

Нет, дрожжи умирают потому, что феромон связывается с белком-рецептором на поверхности дрожжевой клетки и тем самым запускает сложнейший каскад «самораскручивающихся» реакций, в конце концов приводящих к смерти этого одноклеточного организма.
Это совершенно удивительно, но половое размножение и смерть, как правило, идут рука об руку практически у всех видов живых существ и в этом есть глубокий биологический смысл.

Помимо дрожжей, существует огромный мир микроорганизмов, также одноклеточных, но устроенных ещё проще. Это так называемые прокариоты — эубактерии и архебактерии. У них также обнаружены механизмы самоликвидации, работающие иначе, чем в клетках человеческого организма или у дрожжей.
Например, у эубактерий существуют системы типа «долгоживущий токсин — короткоживущий антитоксин», когда клетка медленно синтезирует белок, потенциально способный её убить. 

Такого убийства не происходит «в тучные годы», пока аминокислоты — вещества, необходимые для синтеза белков, находятся вокруг в достаточном количестве: клетка успевает быстро синтезировать белок - противоядие — антитоксин, который связывается с токсином и нейтрализует его. 

Токсины не только медленно синтезируются, но также медленно и распадаются. А вот антитоксин распадается быстро. В результате «в тощие годы», когда аминокислот начинает не хватать для синтеза новых белков, антитоксин распадается и исчезает, в то время как количество токсина уменьшается лишь незначительно. 

Итог печален: токсин, освобождаясь из комплекса с антитоксином, активируется и убивает бактерию.
Бактерии гибнут, их становится меньше, а стало быть, снижается и потребление ими аминокислот. В конце концов количество аминокислот в немногих бактериях, оставшихся в живых, поднимается до уровня, достаточного для синтеза белков, и выжившие бактерии-счастливчики начинают снова синтезировать антитоксин, связывающий избыток токсина. 

Таким образом, популяция бактерий на своем, микроскопическом уровне решает проблему перенаселения Земли.
Итак, программы гибели, открытые первоначально в клетках многоклеточных существ, есть и у одноклеточных организмов. Поскольку в случае одноклеточного понятия «клетка» и «организм» совпадают, можно утверждать, что запрограммированная смерть организма записана в геноме по меньшей мере у этого типа живых существ. 

Но, может быть, старение запрограммировано только у некоторых одноклеточных, продолжительность жизни которых измеряется днями, а у человека и всех прочих ныне живущих многоклеточных такая программа утрачена и они стареют и умирают как-то иначе?  Скулачев В., Скулачев Ф., Фенюк Б. "Жизнь без старости"

Комментариев нет:

Отправить комментарий

Поделиться с друзьями