Рюди Вестендорп - Стареть, не старея. О жизненной активности и старении

Люди и слоны в своей природной среде гораздо меньше подвергаются опасностям для жизни, чем треска. Поэтому и живут они намного дольше. Они могут позволить себе вкладывать больше ресурсов в поддержание и восстановление своего организма. Эти вклады необходимы, чтобы, несмотря на долгое развитие до наступления половой зрелости и длительную беременность, иметь возможность получить достаточное потомство. Сравнивая между собой продолжительность жизни мышей, людей, слонов и других млекопитающих, мы увидим, что средняя продолжительность жизни обратно пропорциональна численности потомства. То есть чем более многочисленное потомство, тем меньше продолжительность жизни. Жизненный цикл различных видов варьируется от краткого и бурного до долгого и спокойного. Но у каждого вида продолжительность жизни, благодаря естественному отбору, соответствует условиям, в которых он существует. Нигде в мире животных мы не увидим, чтобы превосходно поддерживаемому организму сопутствовала многодетность. Эти наблюдения согласуются с теорией Томаса Кирквуда о «теле на выброс» и распределении ограниченных средств.

Некоторые виды имеют в высшей степени примечательный жизненный цикл, который можно лучше понять, если учитывать теорию «тела на выброс». Лососи большей частью живут в море. Как только они набрали достаточно жировой ткани, чтобы проделать путь до нерестилища, они плывут по рекам против течения. По достижении пресной воды внешний вид лососей меняется. Изменяется окраска, у самцов на нижней челюсти вырастает крючковатый зуб. Нерест длится до четырна­дцати дней и проходит настолько бурно, что большинство особей после этого погибает. В течение короткого времени мобилизуются все имеющиеся в распоряжении средства ради получения потомства, и, как правило, ценой собственной жизни. Нерестилища буквально усеяны мертвой рыбой. Менее 5 % взрослых лососей возвращается в море, где они снова принимают облик, свойственный им в соленой воде, и продолжают расти. Их потомки вскоре следуют за ними. В свое время они также поплывут вверх по течению.

Получение потомства может происходить еще более ожесточенно. Самка богомола после спаривания съедает партнера. Так самец доставляет ей питательные вещества ради их общего потомства.

Чтобы получить экспериментальное доказательство теории «тела на выброс», было проделано множество опытов на дрозофилах. Плодовые мушки давно используются в различных исследованиях, ставших богатым источником новых научных знаний. Дрозофилы стареют уже через несколько недель, что является важным условием в исследованиях долготы жизни. Последнее, и немаловажное, преимущество заключается в том, что массовое разведение их в лабораторных условиях обходится очень недорого. Однако при проведении опытов возникает принципиаль­ная проблема: как только экспериментатор устанавлива­ет, что какая-то мушка живет очень долго, то оказывается, что биологически она достигла старости, стала менее плодовита и скоро погибнет. Но ведь это именно те мушки, на которых исследователь хотел бы провести свои опыты (скрещивание).

Бас Зваан, увлеченный профессор-генетик, в ходе своих диссертационных исследований нашел элегантное решение этой проблемы. Он воспользовался тем, что дрозофилы при низкой температуре живут дольше, а при высокой — продолжительность их жизни сокращается. Каждое новое поколение дрозофил он произвольно делил на две группы, и одну группу подвергал действию высокой температуры. Таким образом можно было быстро установить, имеет он дело с более — или с менее долго живущими особями, которых другим способом различить было бы невозможно. Как только он устанавливал, какие именно семьи живут меньше, а какие дольше, он брал выживших при более низкой температуре братьев и сестер, чтобы продолжать опыты уже с ними. Ре­зультаты этих экспериментов весьма примечательны. Оказалось, что селекция наиболее долго проживших мушек, повторявшаяся на протяжении нескольких поколений, привела к значительному увеличению средней продолжи­тельности их жизни. Программу селекции Баса Зваана ради увеличения продолжительности жизни дрозофил можно сравнить, также и по эффективности, с программой Us Mem [ Наша Мать ( фризск. )] по выведению племенных фризских коров с целью получения высоких надоев.

Одновременно Бас Зваан изучал способность долго живущих дрозофил к яйценоскости. Заметим: здесь не производилась селекция ни «за», ни «против». Он установил, что долго живущие дрозофилы в течение жизни откладывают меньше яиц. Справедливо было также обратное: у мушек, вырабатывавших много яиц, жизнь была значительно короче. Выводы этих биологических экспе­риментов полностью согласуются с теорией «тела на выброс»: вложение ресурсов в более продолжительную жизнь происходит за счет вклада в число потомков.

Механизму, который лежит в основе вопроса: «Что стоит на первом месте: собственный организм или дети?» — можно также дать название the cost of sex , цена секса . Британский биолог Линда Партридж попыталась проникнуть в суть этого механизма. В одном из экспериментов, изучая выживаемость самцов дрозофилы, она разделила их на две группы: тех, у кого были, и тех, у кого не было сексуальных контактов. Оказалось, что у мушек-самцов, которые соединялись с самками, риск умереть был в пять раз выше, чем у самцов, у которых контактов с самками не было. Возросшая опасность умереть полностью исчезала, если самцы совершенно не имели контактов с самками. Под микроскопом было видно, что самцы получали серьезные повреждения при спаривании, в том числе были повреждены крылышки. Поскольку дрозофилы обладают весьма ограниченными возможностями регенерации, спаривание ведет чаще всего к остаточным повреждениям, потере функций и повышению смертности. Осложнения, связанные со спариванием, были названы прямой ценой секса.

Но есть также и непрямая цена секса. Она связана не со спариванием, но со способностью быть готовым к сексуальной активности и к получению потомства. Другими словами, цена, которая должна быть уплачена, чтобы можно было получить различные варианты одного и того же вида. Большей частью существует разделение на два пола, мужской и женский, в каждом из которых наличествует только один вид половых клеток. Но существует также и двуполость — гермафродитизм. Двуполые особи способны размножаться самостоятельно, без того чтобы спариваться с другими особями своего вида.

Первое свидетельство непрямой цены секса мы видим в жизненном пути такого бесполого вида, как гидра. Полип размножается, вырастая из одной «омнипотентной» стволовой клетки. Этот вид стволовых клеток рассеян по всему телу. В размножении никакой пол не участвует. Из тех же самых стволовых клеток могут образовываться различные ткани. Таким образом полип обрета­ет возможность размножаться посредством клонирования и одновременно, благодаря хорошей регенерации, избе­жать процесса старения.