«Старение: почему эволюция убивает». Читаем книгу о древней загадке
. Автор работы пытается разгадать тайны жизни и смерти
Что такое старение: накопление повреждений организма или программа самоуничтожения? Почему одни животные живут несколько недель, а другие — несколько столетий? Почему некоторые виды способны к омоложению? Наука до сих пор не знает ответа на эти вопросы.
Российский ученый в области эволюционной биологии и вирусологии Петр Лидский в своей книге «Старение: почему эволюция убивает?» предлагает смелый и неортодоксальный ответ. Опираясь на последние исследования и критикуя устоявшиеся теории, автор демонстрирует, что старение — это эволюционно обусловленный механизм, служащий для защиты от инфекций.
«Традиционные теории видят в старении результат накопления клеточных повреждений, но они не могут объяснить многочисленные парадоксы живого мира. Предлагаемая мной теория опирается на концепцию родственного отбора и утверждает, что старение — это форма программируемого самоуничтожения, необходимого для защиты родичей особи от инфекций. Грубо говоря, старики умирают, чтобы не заражать опасными болезнями молодых сородичей», — пояснил РБК Life автор.
Публикуем отрывок из книги, которая будет интересна тем, кто занимается вопросами геронтологии, эволюции и иммунологии, а также широкому кругу читателей, стремящихся разобраться в тайнах жизни и смерти.
Старение — это программа
Гипотеза контроля патогенов предполагает, что старение является адаптивным запрограммированным процессом. Хотя эта формулировка может показаться слишком широкой̆, чтобы служить прямым руководством к разработке лекарств, она критически важна для планирования исследований. В качестве примера эксперимента, который был бы проведен иначе в условиях парадигмы запрограммированного старения, можно упомянуть так называемый гетерохронный парабиоз.
Кровеносные системы двух мышей или крыс одной родственной линии, но разных возрастов могут быть искусственно соединены друг с другом (эта экспериментальная модель и называется гетерохронным парабиозом). Через некоторое время старая мышь становится физиологически моложе, а молодая — физиологически старше. Этот эксперимент был интерпретирован следующим образом: плазма молодой мыши содержит омолаживающие факторы, а плазма старой̆ — состаривающие.
Эффект был открыт в 1972 году, но затем незаслуженно заброшен западным научным сообществом и исследовался преимущественно советскими учеными. В 2005 году работа биологов Ирины и Майкла Конбой из Стэнфордского университета вернула парабиоз на карту западной науки. В XXI веке основной целью исследований стал поиск факторов омоложения в молодой̆ крови. Однако более поздние результаты 2020 года показали, что замена плазмы старого животного 5-процентным раствором альбумина, основного белкового компонента плазмы, обеспечивает эффект омоложения, практически не отличимый от эффекта молодой̆ плазмы. Хотя некоторые полезные эффекты молодой̆ крови, возможно, существуют, кажется, что основным фактором омоложения является удаление вредных компонентов крови старых мышей. В ходе парабиоза эти компоненты разбавляются между двумя особями, и их концентрация уменьшается.
Эта модель хорошо согласуется с теориями запрограммированного старения, но не вписывается в классические непрограммные эволюционные модели, рассматривающие старение прежде всего как потерю функции, а не как ее приобретение.
Обратите внимание, что между первым экспериментом по парабиозу и опытами с раствором альбумина прошло пятнадцать лет (2005 и 2020 годы соответственно). Очевидно, что, если бы существование адаптивного запрограммированного старения допускалось, по крайней мере, некоторыми исследователями, контрольный эксперимент с заменой плазмы на раствор альбумина был бы проведен гораздо раньше.
Этот пример показывает, как эволюционные теории формируют восприятие старения, которое оказывает огромное влияние на планирование экспериментов. Теория эволюции Дарвина сформировала мышление и восприятие в современной биологии. Семнадцать видов галапагосских вьюрков, вдохновивших открытие теории эволюции, на сегодняшний день практически не упоминаются в научной литературе, однако концепции наследственности, изменчивости, вызываемых случайными мутациями, и отбора наиболее подходящих вариантов лежат в основе практически каждой биологической гипотезы или эксперимента. Исследование вьюрков позволило Дарвину постулировать универсальные эволюционные задачи живой материи — выживание и размножение. Без этого открытия понимание биологии во всей ее невероятной сложности вряд ли было бы возможно.
Аналогичным образом эволюционная теория старения должна стать центральным элементом геронтологии. Для проверки правильности гипотезы контроля патогенов нам нужно исследовать такие экзотические явления, как гиперчувствительность голых землекопов к вирусам, трансмиссивный рак сумчатых хищников, иммунную систему летучих мышей и эпидемии паразитов в популяциях лососей. Эти исследования необходимы для проверки правильности модели, однако на будущих этапах они, как и дарвиновские вьюрки, скорее всего, не понадобятся для разработки методов лечения старения.
Если гипотеза контроля патогенов окажется верна, подход к лечению старения должен радикально измениться. В настоящее время ученые сосредоточены на поиске и репарации повреждений. Если же старение — адаптивная программа, то мы должны найти ее и отключить, и это совершенно другой̆ проект, требующий принципиально иных подходов. В этом случае нам придется подвергнуть полному пересмотру все полученные до сих пор экспериментальные данные и интерпретировать их в рамках парадигмы запрограммированного старения. Эти усилия помогут выяснить: какие критические элементы механизмов старения все еще неизвестны; какие эксперименты необходимо провести; какие еще шаги мы можем предпринять, чтобы выявить и отключить программу старения.
В оставшейся части книги мы попытаемся предложить некоторые механистические идеи, вдохновленные гипотезой контроля патогенов, которые могут привести нас к пониманию программы старения.
Старение — часть иммунитета
Модель контроля патогенов предполагает, что экологическое предназначение старения заключается в защите родственников зараженной особи от инфекций, то есть старение играет иммунную роль. Эта гипотеза подразумевает тесную взаимосвязь между старением и иммунной̆ системой. Аналогичные идеи можно легко найти в научной̆ литературе. В 30-й главе уже упоминалась концепция воспалительного старения, предложенная Клаудио Франчески. Центральная роль иммунитета и воспаления, которая может лежать в основе всех остальных признаков старения, недавно обсуждалась в нескольких качественных обзорах.
Действительно, иммунитет или воспаление связаны с каждым признаком старения и каждым возраст зависимым заболеванием. Однако все еще остается без ответа вопрос: является ли воспаление основной движущей силой старения или же воспалительные механизмы активируются вследствие старения? Консенсуса по этому вопросу нет, и конкурирующие группы ученых считают, что другие явления, такие как соматические мутации, являются движущей силой старения. Воспаление было включено в число признаков старения только в 2023 году. Тем не менее число ученых, считающих, что воспаление играет центральную роль в старении, неуклонно растет. Какую новую информацию или идеи может дать этим ученым гипотеза контроля патогенов? Давайте подумаем, как может быть устроена потенциальная программа адаптивного старения.
