Юрий Строфилов - Не про бег

Митчелл изящно решил все проблемы биоэнергетики. Настолько, что ученые, годами бившиеся над проблемами хранения энергии в клетке, обиделись. У Митчелла не было ни одного союзника. В своем замке в Корнуолле он повесил большую карту мира и втыкал в нее красные флажки каждый раз, когда выходили робкие публикации не очень известных авторов, поддерживающих радикальную идею. Надуть митохондрию протонами – это же бред сумасшедшего фантазера с копеечным оборудованием, смонтированным на первом этаже дома на болоте.

В 1978 году Питер Митчелл получил Нобелевскую премию за вклад в понимание процесса переноса биологической энергии, сделанный благодаря созданию хемиосмотической теории. Нобелевский комитет не дает премий за экспериментально не проверенные теории. Почти никогда. К концу 1970-х годов практически вся карта мира на стене в лаборатории Митчелла была покрыта тонким слоем красных флажков.

Когда-то очень давно митохондрия была самостоятельной клеткой-бактерией со своей энергетикой. Киловатт-часы она добывала на своей внешней мембране, как и все бактерии. В один прекрасный раз одноклеточный организм архея поглотила бактерию, но не переварила ее полностью, а договорилась с ней. Архея предоставляет бактерии питание, а та ей – энергию в виде АТФ. Симбиоз оказался удачным. Проклятье одноклеточных организмов состоит в том, что объем растет пропорционально кубу размера, а площадь поверхности – пропорционально квадрату размера. Поскольку энергия вырабатывается только на мембране, то чем больше размер клетки, тем меньше энергии на единицу массы.

Симбиоз археи с бактерией позволил клетке иметь внутри себя много митохондрий, каждая из которых обладает собственной ДНК и может делиться внутри клетки безгранично, увеличивая производство энергии, независимо от площади внешней мембраны. Осталось понять, что дает сигнал к делению и увеличению мощности.

Питер Митчелл вышел на берег реки Фой рядом со своим замком Глинн Хауз в Корнуолле. Деньги Нобелевской премии ушли на превращение маленькой лаборатории в частный исследовательский центр. «Надо купить землю на той стороне реки, чтобы не дай бог никто не построил там завод», – подумал Митчелл. Хорошо, что немного денег еще осталось.

Электроны, пробегая по дыхательной цепи, рождают свободные радикалы. Те вызывают мутации в генах митохондрий. При накоплении мутаций митохондрия умирает, не оставляя жизнеспособного потомства. Если мутации поражают значительное количество митохондрий, клетка получает сигнал к апоптозу, проще говоря – самоубийству. Как истинный самурай, противиться сигналу клетка не может. Чем она метаболически более активна, тем очевиднее потери. Потеря мышечных клеток ведет к старческой дистрофии, потеря клеток мозга – к дегенеративным заболеваниям, Альцгеймеру и Паркинсону.

А теперь попробуем уменьшить количество свободных радикалов.

Чем меньше зверюшка, тем короче ее век. Кошки живут десять лет, собаки – пятнадцать, гориллы – сорок, человек – семьдесят. Из этой закономерности выбиваются только птицы.

Англичанин Крис Редферн аккуратно снял двухграммовое кольцо с ноги полярной крачки. «Лети», – сказал он и мягко подкинул птицу. Крачка вяло махнула крыльями, пытаясь оправиться от стресса, опустилась почти до земли, быстро замахала, сделала круг над головой Криса и улетела высоко вверх. Через несколько минут Редферн смотрел на монитор компьютера.

Крачки гнездятся за полярным кругом, на скалистых берегах Северного Ледовитого океана. Зимой они улетают на юг, в Антарктику, и следующим летом возвращаются назад. Крис анализировал данные, полученные с крошечного GPS-приемника. Гренландия, Северная Атлантика, западный берег Африки, Южная Атлантика, Антарктида. Девяносто шесть тысяч километров в год. В день птица пролетала по триста тридцать километров над океаном.

Весит полярная крачка граммов сто, как мышка. Но мышь живет два года, а крачка двадцать пять, каждый год пролетая под сто тысяч километров. Это не рекорд. Рекорд у стрижа, он без посадки на землю проводит в воздухе десять месяцев, развивая скорость больше ста километров в час. Масса стрижа – около пятидесяти граммов, а живет он двадцать лет.

Б о льшую часть генов митохондрии в ходе эволюции утратили, передав функции синтеза белков ядру клетки. Но ни у одного организма не обнаружена митохондрия, полностью лишившаяся ДНК. Интенсивная нагрузка увеличивает количество электронов, проходящих через дыхательную цепь. Утечка свободных радикалов тоже растет. ДНК митохондрий обнаруживает повышенный уровень свободных радикалов. Теперь у митохондрии есть два пути: увеличить количество белковых комплексов в мембране, повысив КПД, или разделиться. Низкоинтенсивные длительные нагрузки увеличивают количество митохондрий, а высокоинтенсивные – КПД. Только не пытайтесь увеличить КПД мизерного количества митохондрий, займитесь сначала количеством.

Утечка свободных радикалов причиняет организму смерть, и она же является адаптационным механизмом к нагрузкам. Именно поэтому эволюция не изолировала цепь передачи электронов. Хотите попить антиоксидантов, чтобы замедлить старение? Дыхательная цепь – один из самых защищенных механизмов в природе. Он одинаков у бактерий, растений, многоклеточных организмов, а также у рыб, гидр, червей, птиц и человека. Он пришел к нам с самой зари жизни на Земле и может присутствовать на других планетах. Чтобы антиоксидант попал к этому механизму, ему нужно пройти через пищеварительную систему, повзаимодействовать с кислотой желудка, преодолеть барьер между кишечником и кровью, добраться через печень и почки до клетки, пролезть через ее мембрану, прикрепиться к наружной мембране митохондрии, проскочить внутрь, добраться до внутренней мембраны и особым образом повлиять на свободные радикалы, регулирующие размножение митохондрий: так, чтобы не навредить. Пейте сок из облепихи, это вкусно, но не думайте, что этим вы замедляете старение.

Есть два варианта повлиять на скорость образования свободных радикалов.

Первый – меньше есть. Звучит очевидно, но люди всегда едят на все деньги, а стоимость калории падает и падает. Недостаток калорий – это недостаток топлива. Гореть нечему. Это приводит к падению тока в дыхательной цепи и уменьшению образования свободных радикалов. Все долгожители потребляют мало калорий.

Второй вариант – снизить ток в дыхательной цепи, увеличив количество митохондрий. В этом варианте митохондрий много, но каждая из них работает с большим резервом мощности. Чем он выше, тем меньше напряжения в изоляции цепи и меньше утечек. В этом секрет продолжительности жизни птиц. Полет требует огромных запасов мощности. Эволюция и тренировки снабдили птиц эффективной мышечной системой, не допускающей лишних утечек свободных радикалов.