Эндрю Стил - Бессмертные. Почему гидры и медузы живут вечно, и как людям перенять их секрет

Болезнь Гентингтона – это яркий пример случайного накопления мутаций, когда один ген вызывает какие-то однозначные и весьма плачевные последствия после репродуктивного возраста. Смертельно опасные изменения в одном гене дают ясные примеры. Но, когда речь идет о нормальном старении, гораздо большее значение имеет кумулятивный эффект многих различных генов, работающих по отдельности или в комбинации, сговариваясь слегка подорвать наши шансы, когда мы вступаем в годы после окончания репродуктивного возраста. Смертельные мутации остаются в генофонде – а эволюции это, как известно, безразлично – до тех пор, пока убивают достаточно медленно, чтобы позволить размножаться в первую очередь. Взятые вместе, эти несовершенные гены, игнорируемые эволюцией, стоят за процессами, которые заставляют нас стареть.

Однако старение не является чисто случайным. Вдобавок к тому, что эволюция равнодушна к вашему благополучию по окончании репродуктивного возраста, она с радостью сделает нечто еще более жестокое: променяет ваше будущее здоровье на усиленное воспроизводство. Эволюция променяет буквально все на увеличение репродуктивного успеха [14] На самом деле это порочный круг. Мы видим выживших из миллионов поколений живых существ, и причина, по которой эти организмы дожили до современности, заключается в том, что они были успешнее в репродуктивном отношении, чем вымершие. Часто легко говорить об этом так, как будто сама эволюция является сущностью, «желающей» этого, «идущей на компромиссы» и так далее (и я буду продолжать непримиримо делать этона протяжении всей книги!). Но на самом деле «эволюция» – это просто слово, обозначающее пассивный, тавтологичный процесс, который обеспечивает высокую репродуктивную приспособленность и хорошо воспроизводится. – Примеч. авт. . Она, возможно, обменяет скорость бега, рост, цвет меха или что-нибудь еще на большее количество потомства за всю жизнь. Если быть быстрее, медленнее, выше, короче, темнее, светлее, жить больше или меньше, что улучшит репродуктивный успех в целом, эволюция примет это изменение.

Так как же эволюция справляется со смертью и приводит к упадку состояния животных в обмен на репродуктивный успех? Ответ заключается в том, что у генов часто множество разных функций. Современная генетика говорит нам, что гены не существуют в гордом одиночестве, кодируя одну-единственную характеристику. Они выполняют множество функций в разное время и в разных частях тела и взаимодействуют друг с другом сложным образом. Вам также следует поднять брови, если вы когда-нибудь услышите, что кто-то говорит о «гене» для сложной характеристики. Даже такие простые черты, как цвет глаз, находятся под контролем многих различных генов, и эти гены также имеют множество функций, определяя цвет волос и кожи, и вполне могут влиять на другие процессы, которые нам еще предстоит раскрыть. Многофункциональность отдельных генов известна в биологии как плейотропия.

Таким образом, вторая идея в эволюции старения известна как антагонистическая плейотропия – идея генов, имеющих множественные эффекты, позволяющие им сговориться, чтобы помочь размножению в ранней жизни, но продолжают вызывать проблемы, когда животное становится старше. Представьте себе мутацию у наших островных животных, которая увеличивает риск смерти особи в возрасте старше 30 лет, но позволяет ему достичь репродуктивной зрелости на год раньше, чем его сверстники. Носителей этой мутации быстро станет гораздо больше по сравнению с теми, у кого ее нет. Недостаток для нескольких процентов животных, оставшихся в живых после 30 лет, затмевается огромным преимуществом в плане размножения, приобретенным молодыми особями, у которых теперь есть дополнительный год для размножения в то время, пока большинство из них еще живы.

Таким образом, мутации, негативные последствия которых проявляются в конце жизни, могут не только накапливаться случайно, как в теории накопления мутаций, но и, если оказывают положительное влияние на размножение в целом, будут активно отбираться. Сколько лет из своих восьмидесяти вы отдали бы за лучшую физиологию в молодости? Эволюция может ответить на этот вопрос, игнорируя любые поэтические размышления о глупости юности и мудрости старости, и вместо этого максимизировать репродуктивный успех.

Однако поведение этих антагонистически плейотропных генов несколько абстрактно. Почему достижение репродуктивной зрелости быстрее приводит к более ранней кончине? Чтобы добавить конкретики, мы вводим нашу третью и последнюю эволюционную теорию старения, известную как теория одноразовой сомы. Она основана на принципе, который сослужит вам хорошую службу, какую бы черту вы ни пытались объяснить эволюцией. В природе, как и в повседневной жизни, редко встречается такая вещь, как бесплатный обед. Вспомните, как мы опровергли термодинамический аргумент против старения: животные и растения могут получать энергию из окружающей среды и использовать ее для восстановления и поддержания жизни. Физика говорит, что нам не нужно стареть, пока мы готовы тратить часть энергии, с трудом заработанной долгими часами охоты и собирательства, защищаясь от разрушительного воздействия времени и энтропии. Бессмертие, как в биологии, так и в мифологии, всегда имеет свою цену. В биологии забавлять богов – это не ирония судьбы, а необходимость поддерживать свое тело в течение неопределенного периода времени. Затраты на поддержание энергии – энергии, которая может быть использована растущими мышцами, чтобы убежать от хищников, развить иммунную систему, чтобы отразить болезнь или стать репродуктивно зрелым быстрее и производить потомство раньше, чем что-то убьет вас.

Теория одноразовой сомы берет это понятие распределения ограниченной энергии между различными задачами и применяет его к размножению и старению. Сома – это биологический термин, обозначающий клетки тела, в отличие от половых клеток, таких как яйцеклетки и сперматозоиды. Хотя, возможно, немного удручающе смотреть на себя таким образом, с точки зрения эволюции вы просто сосуд для сперматозоидов или младенцев. До сих пор это была мантра данной главы: эволюционный и репродуктивный успех – синонимы. Только дети по-настоящему важны, а тело, или сома, служит расходным материалом.

Это означает, что уход за этими половыми клетками имеет первостепенное значение, и все существа будут тратить энергию, поддерживая их в наилучшем состоянии. Однако менее ясно, сколько энергии нужно тратить на поддержание соматических клеток. Как и в предыдущих теориях, все, что действительно волнует эволюцию, – это способность жить достаточно долго, чтобы передать свои гены.