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

Возобновившийся в последние несколько десятилетий интерес к исследованиям в области ПО наряду с усовершенствованными инструментами молекулярной биологии позволил нам исследовать, что происходит, когда пищи не хватает. Результаты этих исследований дают основание надеяться, что реакция на ПО может быть действительно универсальной: молекулярный механизм ее реализации, общий для всех видов, которые мы изучали, от дрожжей до людей. Когда любой из этих организмов что-то ест, почти идентичная система молекулярных детекторов и сигналов предупреждает клетки о поступающих питательных веществах и начинает использовать их: сохраняет некоторые для последующего применения, заставляет другие немедленно работать, создает новые клеточные компоненты и так далее. В отсутствие питательных веществ система направляет эти процессы в обратном направлении, приказывая клеткам обуздать их производство и перейти в режим ожидания, в то время как пищи стало меньше.

Почему эта реакция на недостаточное количество пищи так тщательно сохранялась эволюцией? Самая популярная идея основана на теории одноразовой сомы и сосредоточена на том, как животные взвешивают конкурирующие энергетические потребности соматического поддержания и размножения. Если вы ограничены в количестве калорий и можете выбрать только одну задачу, поддержание тела – очевидный вариант. Вместо того чтобы тратить свой бюджет калорий, производя на свет потомство в последний раз в отчаянии, вы можете жить, чтобы протянуть еще один день. И это также означает, что ваши новорожденные дети не появятся на свет во время голода и не умрут быстро сами. Таким образом, эволюция выбрала животных, выделяющих больше ресурсов на тщательное поддержание тела в трудные времена, замедляя постепенное разрушение, которое является процессом старения. Когда пищи снова много, размножение становится приоритетной задачей и старение возвращается к первоначальному темпу.

Мы познакомимся с некоторыми из молекулярных протагонистов [19] Протагонист – главное действующее лицо. – Примеч. науч. ред. позже в книге. Они варьируют от инсулина, о котором вы, возможно, слышали как о гормоне, поддерживающем уровень сахара в крови и производство или воздействие которого нарушается при диабете, до более экзотических, о которых вы могли и не слышать, таких как mTOR. Наличие лечения, надежно замедляющего скорость старения, также помогло осветить его процессы, указав на биологические изменения, которые протекают медленнее под его влиянием. Если бы не бесчисленные голодные мыши, мухи и черви в лабораториях по всему миру, мы бы знали о старении гораздо меньше, чем сейчас.

Что бы еще ни показали эксперименты с ПО, они ясно говорят нам, что старение – это не какой-то неизбежный, неизменный, непреклонный процесс. Скорость старения животного можно изменить (возможно, обманчиво) простым вмешательством. Почему это не привело к биогеронтологической революции до сих пор – вопрос научный. ПО наряду со многими другими потенциальными методами лечения, о которых мы поговорим в этой книге, дает неопровержимое доказательство того, что старением можно управлять. Мы должны ценить пищевое ограничение за то, что оно помогает нам с крысами – олицетворением антивозрастной медицины.

Оставалась одна проблема: ПО показали нам, что старением можно управлять без необходимости ждать, пока ваши потомки эволюционируют в какой-то другой, более медленно стареющий вид, но понять это было все еще нелегко. Старение все еще страдало от своего образа как непостижимо сложного процесса изнашивания организма. Тот факт, что вы можете заставить животных стареть медленнее, не сильно уменьшает эту сложность и не позволяет предположить, что его лечение более правдоподобно. Ограничение рациона сыграло решающую роль в развитии биогеронтологии, но прежде чем она сможет утвердиться как самостоятельная научная дисциплина, потребуется еще один прорыв.

Одна из самых важных историй в биологии старения начинается в довольно зловещем месте: в компостной куче в Бристоле, Великобритания, в 1951 году. В грязи копошилась популяция нематод, которые, возможно, являются наиболее значимым организмом биогеронтологии, ответственным за превращение этой области в серьезную научную дисциплину. Без этих червей из Старого Света мы могли бы на десятилетия отстать от того, что имеем сегодня.

Спустя десять лет после этого компостного начала биолог, а позже нобелевский лауреат Сидней Бреннер искал животное, у которого можно было бы изучать развитие нервной системы, достаточно простое, чтобы иметь надежду понять ее. Первые эксперименты были проведены с типом нематод, найденных им в почве в своем саду за домом в Кембридже, и ученый назвал их N1 – нематода 1. Тем не менее он стремился найти лучшего червя для этой работы и хотел рассмотреть других кандидатов, прежде чем продолжить эксперименты. Бристольские черви в итоге стали победителями, и их окрестили N2, и это проще запомнить, чем их полное биологическое название Caenorhabditis elegans (или сокращенно C. elegans). Эти нематоды, крошечные, миллиметровые черви, прозрачные, скромные и едва видные невооруженным глазом, в настоящее время являются одним из самых успешных модельных организмов на планете.

Модельные организмы – один из ключевых инструментов современной биологии. Это существа, которые используются в качестве испытуемых для всего – от отдельных лекарств до фундаментальных биологических теорий. Идея использования модельного организма состоит в том, чтобы упростить проблему как концептуально, так и экспериментально, и позволить нам получить идеи, которые затем могут быть применены к более развитым, сложным организмам, таким как люди. Классический квартет в биологии старения и во многих других областях тоже – это дрожжи, черви, плодовые мушки и мыши, в порядке возрастания биологического сходства с нами.

Ключевое различие между нематодами и мышами или людьми очевидно: это гораздо меньшее по размеру животное. Состоящие не из триллионов, а из тысячи клеток, их тела достаточно малы, чтобы мы могли управлять поведением каждой отдельной клетки. Есть даже проект под названием OpenWorm («Открытый червь»), пытающийся создать компьютерную симуляцию C. elegans на клеточном уровне – то, о чем мы пока можем только мечтать для людей.

Экспериментальные преимущества также значительны. C. elegans приходит на помощь, когда исследования человека были бы слишком неудобными, чересчур длительными или настоящим кошмаром с этической точки зрения. Эти черви растут, размножаются и умирают всего за пару недель, значительно ускоряя эксперименты. Можно вырастить десятки особей в одинаковых условиях в маленькой лабораторной посуде – люди бы на такое никогда не согласились. И у нас также меньше сомнений с червями, когда дело доходит до генетической модификации, к которой прибегают, чтобы просто посмотреть, что произойдет.