Владимир Скулачёв - Жизнь без старости

Рис. II.2.2.5Агава живет 10 лет, цветет и погибает. Удаление цветоностного побега перед цветением увеличивает продолжительность жизни до 100 лет [421].

Рис. II.2.2.6Гиганские мадагаскарские пальмы («дерево путешественников, Ravenala madagascariensis) жили около 100 лет, зацвели в 2010 году и погибли сразу же после плодоношения.

Еще дольше живет растение Puya reimodii в Андах: после 150 лет вегетативного размножения, она зацветает и вскоре гибнет. Однако даже этому долгожителю далеко до лишайников, найденных в Антарктиде и на Аляске: их возраст более 10 тыс. лет, а максимальная продолжительность вегетативной жизни просто неизвестна. На агаве был поставлен эксперимент, когда регулярное удаление цветоноса у зацветшего растения многократно продлевало его жизнь [377,421,321,228].

Во многих случаях смерть растения-родителя тотчас после созревания семян имеет очевидный биологический смысл: надо дать место потомкам. Заросли бамбука в дикой природе настолько густые, что молодые побеги не могут конкурировать с родительскими растениями, если они (родители) не освободят пространство «под солнцем» и там, где доступны влага и питательные вещества почвы [330]. Такую же роль играет смерть тропического дерева Tachigalia versicolor после созревания плодов, чтобы образовать просвет в пологе леса [259].

“В бой идут одни старики”.

Статья, опубликованная в 2012 г. в журнале Science Робертом Ханусом и его чешскими коллегами-биологами, называлась «Взрывающийся рюкзак старых термитов». [335]. Известно, что эти общественные насекомые разделены на касты: царица и её мужья обеспечивают размножение многочисленной семьи, крупные солдаты защищают семью от врагов, а мелкие рабочие разгрызают древесину, которая служит пищей для термитов, культивирующих в своем кишечнике особые бактерии. Эти бактерии-симбионты располагают ферментом целлюлазой, отсутствующей у животных. Целлюлаза расщепляет целлюлозу, полимерный углевод, образующий древесину, на мономеры глюкозы. Жвалы, которыми рабочие грызут древесину, со временем затупляются, так что производительность работы маленьких трудоголиков неуклонно падает. Чешские ученые заметили, что параллельно с затуплением жвал у рабочих на границе грудного отдела и брюшка появляются два тёмно-синих пятна, размер которых растет пропорционально возрасту насекомого. Когда пятна достигают внушительных размеров, рабочие меняют профессию и начинают активно участвовать в схватках с врагами — другими термитами или питающимися термитами беспозвоночными. При попытке врага схватить тщедушного рабочего «поперек живота» тот внезапно взрывается, распыляя вокруг ядовитую жидкость. Биохимический анализ синих пятен показал, что они содержат один-единственный белок-фермент — фенолоксидазу гемоцианинового типа. Этот фермент катализирует образование какого-то ядовитого взрывчатого соединения из безобидного вещества-предшественника, вырабатываемого в слюнных железах рабочего. Железы надежно отделены от пазух с синим ферментом, так что взрывоопасная смесь образуется только при повреждении врагом тканей атакуемого им рабочего. В результате гибнут оба: враг и жертва.

…У людей одиноких или живущих в крайней бедности принято откладывать деньги на собственные похороны. Термитрабочий всю жизнь откладывает синий фермент, чтобы умереть героем, отдав жизнь за родной термитник.

Ряд других случаев феноптоза беспозвоночных описан в части I, раздел 2.3. Здесь мы позволим себе привести еще только один такой пример, а именно жизненный цикл цикады. Вот как он описан в книге Дж. Миттельдорфа «Гены самоубийства» [228]. Личинка цикады живет в почве годами (некоторые виды до семнадцати лет), после чего превращается во взрослую форму (имаго), спаривается с половым партнером и умирает (самец вскоре после роения, а самка — спустя некоторое время после откладывания яиц). Причиной смерти служит острый феноптоз из-за внезапного обезвоживания организма насекомого. Такой modus vivendi имеет глубокий биологический смысл, безусловно выработанный многими тысячами лет эволюции. Если бы цикады выживали после спаривания и размножались многократно, они, с одной стороны, уничтожили бы растения, служащие им пищей, а с другой стороны, способствовали бы размножению птиц, которые любят лакомиться этими крупными беспозвоночными. Ни того, ни другого не происходит, если роение цикад случается всего раз в 17 лет.

Не только беспозвоночные, но и позвоночные также демонстрируют примеры острого феноптоза, связанные с размножением.

Самоубийством кончают свой жизненный путь самцы австралийской сумчатой мыши. Они погибают через пару недель после гона под действием собственного феромона, который первоначально использовался ими для привлечения самки. Феромон рецептируется вомероназальным органом самца. Возникающий при этом сигнал при длительном воздействии каким-то образом блокирует контрольные функции гиппокампа в отношении гипоталамуса. В результате наступает сильнейший стресс из-за повышенной продукции кортикостероидов, адреналина и норадреналина и, как следствие, нарушение солевого обмена, ведущее к острой почечной недостаточности. Кастрирование самцов или их содержание отдельно от самок увеличивает продолжительность жизни самцов до таковой у самок [26]. Показательно, что австралийская мышь, как и дрожжи (см. выше), использует феромон в качестве орудия феноптоза, хотя биохимические механизмы действия этого орудия в двух названных случаях оказываются совершенно различными.

У южноамериканского мелкого сумчатого Gracicinasus microtarsus самцы погибают сразу после спаривания, а самка — чуть позже, после завершения периода лактации (A. Vercesi 2013, личное сообщение). Описаны однократно размножающиеся виды среди некоторых земноводных и пресмыкающихся и у многих рыб [228]. Все примеры, перечисленные в этом разделе, можно отнести к такому способу ускорить эволюцию, как увеличение разнообразия потомства. Это разнообразие будет больше, если отцом или матерью можно стать только один раз (мы уже отмечали данное обстоятельство, объясняя, почему существуют однократно размножающиеся растения).