Геронтология и эволюционная биология

Приход человека в мир - уход (рождение и смерть) плен духа в теле - его освобождения; сотворения мира - конец света: «конец придет - ведь было начало. Мир родился - мир должен умереть" (Беранже). От этих пар рифм один шаг к следующим: развитие - старение. В классической поэзии известно отклонения, а то и вовсе отказ от парных созвучий в окончаниях строк, - это белые стихи. Пара "рождение - смерть» (или «жизнь - смерть») зарифмованная жестко; здесь отклонения от рифмовки, иначе говоря, - бессмертие, противоречит не только биологической закономерности, но, если хотите, и здравому смыслу: весь опыт наблюдения за природой убеждает нас в том, что физического бессмертия - на индивидуальном уровне - нет. Сознательно не касаемся мифов, легенд, религиозных представлений, утверждают обратное, так же оставляем в стороне проблему бессмертия духовного, - короче говоря, всего того иррационального, не составляет предмета анализа строгой науки, конкретно - естествознания (В. Л. Ушаков).

Итак, смерть индивида - факт непреложный и исключений нет. Он имманентное живой природе и, если угодно, биологический, поскольку смерть (естественная, конечно) - закономерное следствие физиологической инволюции организма: снижение отдельных его функций, отказа ряда систем - всего того, что в быту называется старением. И это ясно: по принципу рифмы, если есть развитие - с момента оплодотворения яйцеклетки до половой зрелости, то старение - от периода выполнения репродуктивного, то есть видового, назначения в смерти - также должно быть обязательно. Ну, и дальше: если есть программа индивидуального развития личности, ее онтогенеза (а такая твердая генетическая программа существует), то, по принципу рифмы опять же, должна быть и генетическая программа старения. Вот здесь и возникает вопрос: должна?

В геронтологии сразу было принято за очевидный факт, аксиома, что специальная программа старения организма действительно существует (хотя запрограммированность старения и смерти никем никогда не была доказана.) Вероятно, это связано с тем, явления, которые кажутся естественными, на начальном этапе развития новой науки не обсуждаются: эта привилегия может себе позволить что-то уже устоявшееся, авторитетное - как физика или философия. Прошло около ста лет с момента возникновения геронтологии, и вот в 60-х pp. XX в. вопрос о том, действительно ли старение запрограммировано, был наконец поставлен. И если оно запрограммировано, то что это за программа: саморазрушения организма? его самоликвидации? Ответ - как общее мнение - была категорична: программа старения существует, это программа самоликвидации лица (в массе - поколение), она совершенно необходима для отмирания поколения, чтобы освободить место грядущему, а сама по себе сменяемость поколений - необходимое условие для лучшей приспособляемости вида в целом, так же, как и внутривидовая разнообразие признаков, полиморфизм - одна из жестких условий выживания вида.

Что ж, последнее положение этого вердикта (сменяемость поколений - фактор стабильности вида во времени) можно, пожалуй, принять. Однако позволим себе усомниться в следующем: так ли уж очевидно, что для оптимальной сменяемости поколений необходима программа самоликвидации отдельного лица? Безусловно, на данный вопрос природа отвечает положительно ... в некоторых случаях. И это те случаи, когда результат программы самоликвидации доступен для наблюдения и оказывается с неизбежностью почти апокалиптической. Здесь действительно ситуация, когда для двух очередных поколений не хватает или пищевых ресурсов или мест проживания (возможно и сочетание этих "недостач»).

Так, например, лососи после нереста погибают массами - и не просто массами, а все, поскольку физиологические перестройки, связанные с размножением, напрочь разрушают их организм. Менее известный, но тоже характерный пример: мексиканская агава, прожив девять лет, на десятый цветет, дает плод и сразу засыхает. Однодневка готовится к акту размножения и, выполнив это единственное в жизни, не доживает до следующего дня.

Проанализируем. В первых двух случаях связь размножения программе самоликвидации хотя и не совсем ясен в деталях, но понятный в чертах более общих. Так, если в некоторых видов рыб удалить половые железы, а в растения - цветочный побег, никакой активной самоликвидации не будет: организм просто тихо угаснет, прожив в несколько раз дольше обычного. А вот последний случай - несколько иного рода и, надо признаться, включен не без умысла: с однодневкой аналогичный трюк повторить нельзя. Что ни делай со взрослой особью, она все равно погибнет от голода, потому что у нее не предусмотрено одной необходимой детали - ротового отверстия. Так природа повелела, решив, что все равно не понадобится. Отсюда законный вопрос: нужна ли в данном случае специальная программа самоликвидации? Вряд ли. Родилась, сделала кладку яиц, а дальше - твои проблемы: можешь - живи, а не можешь - умирай; на стабильности вида это никак не скажется. Вот если бы был нужен уход за потомством - другое дело. Короче говоря, природа, в чем-то довольно щедрая на однодневке явно решила сэкономить.

И что следует из предложенных примеров? А то, что есть два различных подхода к проблеме выживания: так сказать, с позиции особи и с позиции вида. Конечно, с человеческой точки зрения (этической, а не биологической), не дать животному возможности питаться, лишив ее рта - более чем жестоко. Но когда как целое рассматривать не особь, а вид (не слишком этично, зато биологически), то все становится на свои места: особь имеет воспроизвести потомство, жизнеспособное и плодотворное, - и больше ничего; дальше - только не мешать.

Получается, с позиции вида, старение (и как следствие - смерть) - только для того, чтобы не мешать? Да и вообще, где здесь, в наших примерах, старение? Ведь смерть приходит в молодом, а по упомянутой выше агавы, в цветущий возрасте! А как же принцип рифмы: развитие - старение? Последний, по сути, нет. Действительно - нет. В диких популяциях животных подавляющее количество особей завершает жизнь, как говорят ученые, независимо от возраста, то есть из-за влияния факторов внешней среды, но отнюдь не от биологических причин. Это - голод, болезни, стихийные бедствия, гибель от врагов-хищников, наконец. В такой ситуации к старости не дотянет. И большинство не дотягивает.

А вот стоит поместить этих животных в лабораторные или домашние условия старения в наличии. Наиболее наглядный пример - наши лесные птицы: щелчки, чижики, синицы и другие. В клетке они живут, как правило, в 3-4 раза дольше, чем на свободе (парадокс, с человеческой точки зрения!), И умирают чаще всего именно от старости. Аналогичным образом старения проявляется в искусственных условиях и в самых примитивных существ - круглых червей, насекомых.

О какой же специальную программу самоликвидации тогда речь? Существует ли она? А вот от факта старения никуда не денешь. И все-таки: если старения заложено в схему функционирования живых существ (для многих видов, как мы убедились, - в принципе, потенциально), то на какой основе этот процесс осуществляется? Какая программа - да не самоликвидации - быть должна, не может не быть! Если есть программа для развития организма, есть она и для старения; наш принцип работает безотказно.

И сегодня можно утверждать, что это - генетическая программа, но программа общая, единственная, которая позволяет природе после решения задачи развития (прямой задачи) решать задачи обратное: постепенному разрушению организма исключительно через изначальную несовершенство основной конструкции - генома и его производной, клетки.

И что же это за несовершенство? Это - несовершенство, или, точнее, отсутствие абсолютной надежности генетически заданного защиты организма от действия всевозможных вредных факторов - как внешних, так и внутренних. В какие бы тепличные условия организм не поместить, повреждения возникают с фатальной неизбежностью хотя бы потому, что процесс обмена веществ сам по себе содержит элементы агрессии против собственного организма. Это - побочные продукты метаболизма: например, шлаки, накапливающиеся в клетках; свободные радикалы, содержащие кислород, - молекулы или их фрагменты, которые несут не-спаренные электроны и поэтому химически агрессивные (гипотеза старения американского ученого Д. Хармана).

Кроме того, опасными факторами могут быть: аномальные белки, возникающие в клетке из-за ошибок считывания из основных матриц - ДНК или РНК; дефектные структуры клеточных мембран; разрывы в ДНК, которые накапливаются с возрастом, а это - повреждение генетической программы функционирования клетки; потеря участков ДНК через ее "недорепликации", то есть неполноценное удвоение (связь данного явления со старением - основа гипотезы А. Н. Словарная).

Короче говоря, возможностей для саморазрушения у организма очень много. Дело, однако, не столько в том, что и как сильно разрушает, сколько в том, сильную защиту организма, а в первую очередь - клетки. Впрочем, иногда даже и не клетки в целом, а ее тонких структур - той же ДНК. Мы знаем, что физические и химические воздействия среды - солнечное излучение, высокие температуры, некоторые соединения в воздухе и пище - повреждают участки ДНК, и здесь все зависит от эффективности генетических систем ее репарации -восстановление, заживления возникших утро.

Так вот, насколько мощную защиту, а в конечном итоге - надежность организма? Мощный, однако, несмотря даже на многократную резервованисть страховочных систем, мощный не на сто процентов. Так, дефекты устраняются, но не все. Со временем их становится все больше - постепенно падает уровень надежности, "правильности" функционирование клеток, далее - тканей, далее - органов и, как следствие, - организма в целом. Так организм переходит в состояние неспецифической уязвимости, образно названо нашими соотечественниками Л. А. и Н. С. Гаврилов состоянием "Нежилец". Это и есть старение.

Зачем было природе создавать две отдельные программы для развития и старения, когда вполне можно обойтись одной? Одной введя в нее, чтобы запустить процесс старения, только такую особенность, как недостаточная надежность. Очень экономный и целесообразный подход. Кстати, такой принцип - принцип изначальной общности программы - вообще довольно популярный в природе, он оказался эволюционно выигрышным.

Вот два наглядные примеры. Первый - принцип дифференцировки клеток. Известно, что после оплодотворения генетическая программа в клетке - общая, единая, а смещение развития в сторону дальнейшего образования, скажем, нервной клетки, или мышечной, или эпителиальной обусловлено блокированием соответствующих частей этой общей, единой программы, записанной в геноме. Другой пример - определение пола. В ряду двуполых, в том числе у человека, пол изначально женская. Если в геноме окажется специальный блокирующий регулятор (гены Y-хромосомы), развитие плода смещается в мужскую сторону; если же такого блока нет, развитие пойдет по исконным плану - женским.

Тот же принцип положен и в основу развития старение: изначально программа одна. Короче, для создания разнообразия - различных типов функционирования, различных типов клеток или разных полов - порой гораздо проще модифицировать общее, чем каждый раз заново лепить отдельные формы.

Итак: специальной программы старения нет - есть программа развития и функционирования, в силу своей и абсолютной надежности, определяет возможность постепенного накопления с возрастом различных дефектов, что и приводит к износу, старение организма. Чтобы наступила старость, этого, несомненно, вполне достаточно.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >