Владимир Скулачёв - Жизнь без старости

Есть такая однолетняя травка — резушка, или по-латыни Arabidopsis thaliana. Арабидобсис — один из любимых объектов исследования для генетиков (наряду с пивными дрожжами, плодовой мушкой дрозофилой и белыми мышами). Трава эта размножается всего один раз и умирает после того, как на ней образуются семена, спрятанные в мелкие стручки. Полный цикл от прорастания семени до цветения взрослого растения занимает всего несколько недель. Во многом за это арабидопсис так любим биологами: всю жизнь растения можно пронаблюдать за время одного чемпионата мира по футболу. Такая скорость развития арабидопсиса диктуется особенностями его жизни в диких условиях. Арабидопсис растет в местах «ранения» почвы, а точнее дерна.

Представьте себе основательно заросший летний луг. Плотно стоящие один к другому стебли, жуткое переплетение корней, образующее дерн. В общем — жесточайшая борьба за свет, воду, соли из почвы. Поди потягайся с такими монстрами, как пырей, борщевик или даже мятлик. Но вот по полю промчался лось. И его копыта выворотили из земли кусок дерна, обнажив свежую землю. Вот оно! Незанятое место! Кто выиграет схватку за возникший кусок жизненного пространства? Мощный пырей? Высокая ежа? Выиграет самый быстрый, а не самый сильный. За месяц, в течение которого другие травы только прорастут, арабидопсис успеет полностью вырасти, зацвести и дать миллионы мелких, размером с пылинку семян. Причем, пока остальные пыжатся, пытаясь вытянуть к свету огромный стебель, хитрый маленький арабидопсис может даже повторить раунд размножения еще раз, а то и не один. То есть когда-нибудь старые растения дадут семена и умрут, но прежде, чем кусочек обнажившейся земли зарастет травами-монстрами, еще одно поколение арабидопсиса успеет взойти и зацвести. Изящно, не правда ли? Но для этого надо быстро расти и быстро умирать, чтобы пройти жизненный цикл несколько раз. Это значит, что у арабидопсиса должна быть программа феноптоза, включающаяся после цветения или созревания семян. И совсем недавно она была обнаружена. Как часто — случайно.

Группа бельгийских ученых [222,182] изучала процесс цветения арабидопсиса и создала генетическую модификацию этого растения, убрав у него два гена (из 22 000 генов, составляющих геном травки). Надо заметить, что это основной способ изучения живых существ биологами — испортить что-нибудь, а потом смотреть, к чему приведет такая порча.

Так вот, удаление (или по-научному — нокаутирование) этих двух генов поначалу ни к чему интересному не привело. Растения-мутанты росли так же, как и обычные арабидопсисы, пока не пришло время цвести. Они (мутанты) попытались это сделать, но получилось как-то не особенно хорошо. Цветы и появившиеся затем стручки были мелкие и немногочисленные… И вот тут-то начались чудеса. Обычные растения арабидопсиса в соседнем горшке уже умерли от старости (прошли отведенные им природой недели жизни), а мутанты продолжали жить. И расти. У них утолщался ствол, появлялись новые розетки листьев (хотя у нормального арабидопсиса такая розетка только одна, на уровне почвы). Сами листья превратились из мелких похожих на травинки перышек в крупные, мясистые. Через месяц-другой ствол начал деревенеть, а весь этот монстр — расползаться по почве, укореняться новыми корневищами. Стареть он уж точно не собирался. Статья наших коллег из Бельгии была опубликована, когда возраст этого куста, или, может быть, уже небольшого деревца, в девять раз превысил нормальный срок жизни мелкой травки арабидопсиса.

Напомним, что любознательные бельгийцы не создавали никаких новых систем, чтобы получить свой арабидопсис-долгожитель. Они только «испортили» растение, лишив его двух, как оказалось, генов смерти. Таким образом было доказано, что смерть арабидопсиса происходит не потому, что он просто не может жить дольше, чем несколько недель из-за накопления в его тщедушном теле случайных ошибок, а потому, что в его гены заложена специальная программа, убивающая организм в определенный момент его жизни, то есть программа феноптоза.

По-видимому, когда-то арабидопсис был высоким и «крутым» растением (раз уж он еще и сегодня умеет изображать из себя такое растение, если отключить феноптоз). Но потом он эволюционировал, «решив», что чем конкурировать с десятками таких же «крутых» видов, проще найти и оккупировать специальную нишу — раны в земле, чтобы быть полным королем. Правда, лишь до тех пор, пока рана не зарастет «крутыми» видами растений. Другие примеры феноптоза у растений описаны в части II, раздел. II.2.2.

Кто-то может сказать — тоже мне, доказательства: грибы (да еще такие примитивные как дрожжи!), и растения. Человек — он из другого царства. Мы — животные и у нас очень многое происходит по-своему. Ну что ж, извольте — перейдем к животным.

Начнем с повелителей нашей планеты, если брать по разнообразию, эволюционной приспособленности и общей массе в тоннах. Нет, не с человеков. С беспозвоночных — это черви, моллюски вроде мидий или осьминогов и, конечно же, короли биологии — вездесущие и невероятные насекомые. Утверждается, что если взять какое-нибудь большое дерево во влажных джунглях Южной Америки, завернуть его полиэтилен и опрыскать инсектицидом, то с него нападает больше представителей различных видов насекомых, чем существует на всей Земле видов рыб, гадов, птиц и зверей вместе взятых. Спросите какого-нибудь классического биолога, кто является венцом эволюции? Конечно же, это двукрылые насекомые (мухи, комары), а вовсе не бескрылые двуногие существа, которым все неймется!

При таком разнообразии беспозвоночных среди них должно быть несложно найти примеры феноптоза. И их действительно множество. Головоногие моллюски — некоторые виды осьминогов и кальмаров, также как и однолетние растения, размножаются один раз. У кальмаров самец погибает сразу после спаривания, а самка — отложив кладку яиц [430,222,5]. Показателен пример одного из видов осьминогов (Octopus hummelincki), самка которых перестает питаться сразу после появления детенышей. Причем, как и в случае с арабидопсисом, биологи сумели доказать, что тут дело не в каком-то неизбежном старении этой самки, а имеет место настоящая биологическая программа. Если у молодой матери удалить особые железы, то она не теряет способность питаться, живет дальше и может размножиться еще несколько раз [385]. Самка одного из видов богомола отгрызает голову самцу в конце полового акта, что многие годы приводилось как пример самой изощренной жестокости в мире насекомых. В действительности же оказалось, что у самца богомола семяизвержение наступает только после обезглавливания. Самец паука Argiopa auranta спонтанно умирает во время спаривания. Так же организован половой акт у «черной вдовы» — австралийского паука каракурта Latrodectus hasselti [420]. Показателен пример поденок — небольших насекомых, у которых природой не предусмотрено… рта. Как же они живут? Дело в том, что, как часто это бывает у насекомых, большую часть жизни поденка проводит в состоянии личинки, которая ест будь здоров. Но потом наступает последний этап развития этого существа, и личинка превращается во взрослую поденку — что-то среднее между комаром и мотыльком. От личинки она наследует небольшой запас питательных веществ, который позволяет ей летать пару дней, если повезет — встретить партнера противоположного пола и отложить сотни тысяч мельчайших яиц. После чего биологическая функция поденки считается выполненной, кормить ее никакого смысла нет (с точки зрения эволюции), и она умирает от голода. Типичный пример феноптоза.