— Старение — это главная проблема человечества, главный враг каждого человека на Земле. Поэтому проблемой старения занимаются ученые многих стран мира. Есть ли уже консенсус у исследователей: что такое старение? — Как ни странно, до сих пор наука не пришла к общему мнению. Если спросить разных геронтологов, они дадут разные ответы на вопрос «что такое старение». Большая часть ученых считает, что старение — это накопление повреждений. Эта идея восходит к философским работам 1950-х годов. Альтернативой этой концепции является мысль, что старение — это генетическая программа, которая нас убивает.
Если старение — это накопление ошибок, то у нас как бы есть шина автомобильная, она спускает постепенно воздух, ее надо докачать, и тогда снова она будет как раньше. Если старение — это программа, то, значит, у нас гвоздь, вонзившийся в шину, на это запрограммирован, он намеренно выпускает воздух. То есть в отличие от первого случая происходит структурное изменение — появление гвоздя. Тогда надо гвоздь достать, дырку заделать, и только тогда имеет смысл шину подкачивать. В первом случае нужно что-то починить, во втором — что-то сломать, гвоздь в данном случае.
Это две разные возможности, диктующие совершенно разные стратегии исследований, и ученые в основном сходятся на первом варианте.
— Почему они на этом сходятся? Больше аргументов? — Аргументы очень сильные, потому что, во-первых, непонятно: если старение — это программа, то зачем она нужна, зачем нужно себя убивать? В чем эволюционный смысл? Второй возникающий вопрос: если старение — это генетическая программа, почему не существует бессмертных мутантов?
— То есть гены старения бы мутировали и возникли бы бессмертные мутанты? — Ну да. Мы можем взять, допустим, мух и накормить их мутагенами. В результате мы получим потомство: мух без глаз, мух без крыльев, но почему-то не получим мух без старения. Как это можно объяснить? Значит, если мутантов нет, старение — это не программа. Так рассуждает большинство ученых. Мне же удалось построить эволюционную теорию программного старения, способную отбить оба аргумента.
— Так что же это за теория и в чем ее главная идея? — В природе присутствуют инфекционные болезни, и это универсальный эволюционный фактор для всех животных. Я обращаю ваше внимание на специфический класс болезней, которые не убивают, а не дают животному возможность размножаться — то есть осуществлять свою главную задачу.
— Это инфекционные болезни, которые передаются половым путем? — Да, в человеческой популяции это в основном болезни, передающиеся половым путем, например, сифилис или гонорея. В отсутствии медицины животные (кроме человека) не могут эти болезни излечить, и они делают их неспособными к размножению. Образуется тупиковая ветвь. Но при этом носители инфекции могут заражать других своих сородичей.
Если у нас популяция вязкая, то есть родственники живут недалеко друг от друга (а это тоже соблюдается для большой части животных), значит, тогда эти животные преимущественно заражают своих родственников. И тогда этих животных имеет смысл удалять из популяции, что и делает эволюция.
— При чем тут старение? — Если мы построим математическую модель, мы поймем, что с возрастом повышается вероятность стать носителем хронической болезни. Например, если вероятность заражения составляет 10% в год, то 10% годовалых животных будет заражено, 19% животных двух лет, и так далее. К 25 годам будет заражено практически каждое животное. В этом случае особей, доживших до 25 лет, лучше удалить чисто профилактически. Моя модель говорит о том, что эволюция построила механизм, чтобы это делать.
— Это вы отвечаете на вопрос, зачем нужно себя убивать, когда можно здорово размножаться дальше. А второй вопрос: где же бессмертные мутанты? — Хозяева изобрели какой-то приспособительный механизм, не позволяющий патогенам сделать их жизнь длиннее, а возможно и бесконечной. Потому что патогенам-то как раз надо, чтобы мы жили долго, а лучше вообще вечно. Есть примеры продления жизни паразитами, иногда очень драматические. Самый яркий пример – в муравьях: плоский червь может продлевать жизнь рабочего муравья в десятки раз. Чтобы этого избежать, эволюция изобрела защитные механизмы, которые препятствуют продлению жизни не только патогенами, но и мутациями и терапиями.
— Так, значит, как все происходит, по вашей теории? Вот человек стареет согласно эволюционной программе. Она генетическая? — Да. Она, согласно моей теории, работает через иммунную систему. Потому что если старение – это часть защиты от патогенов, то иммунная система должна играть ведущую роль в его регуляции.
И действительно, чем больше мы исследуем старение — не только наша лаборатория, но и вся мировая наука, — тем больше мы находим иммунологии в старении. И я думаю, что в какой-то момент геронтология станет частью иммунологии.
— В какой момент эволюция «чувствует», что животное стоит убить? — Система не работает со стопроцентной точностью. Она действует на основе статистического ожидания.
Предыдущая эпидемиологическая история «проинструктировала» эволюцию, к какому возрасту подавляющее большинство животных заражено, и, с учетом всех факторов, стоит ли его убить или оставить.
— Но во всех видах срок жизни свой? — Да, это параметр, на который влияет много факторов. Например, почему воробей может жить 20 лет? А есть маленькие летучие мыши, которые могут жить и до сорока. А ведь это очень маленькие животные по нашим меркам. Они могли бы жить не так долго…
— А как продолжительность жизни коррелирует с размером? — Ну тут есть корреляция, и ее причины очевидны: ведь чтобы синий кит смог вырастить свое тело до 25 метров, ему нужно много еды и времени. Однако если мы построим корреляцию, то у нас ожидаемая продолжительность жизни воробьев или летучих мышей будет максимум два года. Но они живут десятилетиями.
— Так почему? — Теория утверждает, что, помимо размера, важным фактором является структура популяции, или, упрощенно, то, кто кого заражает. Ведь важно не заразить именно своих родственников, а не вообще, допустим, всех воробьев. И если животное имеет возможность быстро перемещаться — допустим, летать, — то оно чаще заражает неродственных особей и не так уж сильно вредит своим собственным генам. И тогда смысла его убивать особенно нет. У летающих животных расселение намного более широкое, чем у наземных животных такого же размера. Измеренная разница — раз в десять. Поэтому они могут себе позволить длинную жизнь.
— Но летучие мыши живут в больших скоплениях своих же собственных родственников. Разве нет? — Летучую мышь из Ирландии однажды поймали в Китае. Популяции очень сильно перемешаны из-за полета и миграций. А вот для наземных животных невозможно себе представить, чтобы животное размером с мышь могло переместиться на другой конец света.
Летучие мыши разных видов иногда собираются огромными кучами, чтобы зимовать. И там все друг с другом совокупляются. Причем тут еще важно, что для наших генов может быть выгодно не только уберечь своих родственников от инфекции, но и заразить те семьи, которые могут составить им конкуренцию.
— По сути, вы говорите про групповую селекцию. Но ведь она признана несуществующей? — Это так. Но в моей теории в свои права вступает родственная селекция. Например, забота о потомстве — это родственный отбор. Я забочусь о своих детях, потому что они являются носителями моих генов. Халдейн Джон, знаменитый английский биолог, когда у него спросили при обсуждении эволюции альтруизма: «Пожертвуете ли вы своей жизнью ради другого»? Он сказал: «Ради двух братьев и восьми племянников». Основная концепция родственного отбора такова: мы совершаем действия, которые помогают размножаться нам, а также нашим родственникам. Это логично.
То есть если зараженная летучая мышь может помочь своим родственникам, перезаразив других мышей, — ей надо жить. Если она взаимодействует больше с собственными родственниками — ей следует умереть.
— А как ваша теория объясняет то, что существуют как долгоживущие летучие мыши, так и короткоживущие летучие мыши? — Теория предсказывает, что взаимодействие между родственниками у короткоживущих мышей будет более интенсивным, чем у долгоживущих летучих мышей. Но это еще предстоит проверить. Есть косвенные указания на это, но пока нет твердого знания.
— Работает ли это на других видах? — Теория дает большое количество проверяемых предсказаний такого рода. Например, она объясняет разницу между мышами и их родственниками, голыми землекопами. Эти грызуны примерно одинакового размера, но землекопы живут больше 30 лет, а мыши — всего 2 года.
Согласно теории, это происходит потому, что у голых землекопов эусоциальное устройство общества (часть особей не размножаются и ухаживают за потомством размножающихся особей). А в этих обществах возможен совсем другой способ борьбы с патогенами, а именно: рабочие особи, чтобы спасти королеву, убивают себя в ответ на любое заражение.
В этом случае возникает беспатогенная среда, и тогда старение не нужно.
— Но ведь в живой природе существуют очень разные варианты продолжительности жизни и поведения особей. Например, лосось умирает сразу после размножения, и этот пример приведен в вашей недавно вышедшей книге «Старение: почему эволюция убивает?». Так зачем лососю нужно умирать? — Та теория, которая сейчас циркулирует в научном сообществе, гласит, что эта рыба выкармливает свою молодь с помощью мертвых тел родителей. Но, честно говоря, это не очень сходится математически, потому что часто молодь выводится через несколько месяцев — уже после того, как тушки родителей сгнили.
А кроме того, есть виды лососевых, которые вообще никогда не кормятся в реках, а сразу идут в океан. Поэтому эта гипотеза немного в воздухе висит.
Согласно моей теории, лососю нужно умирать для того же контроля патогенов. Представьте, что большое количество лососей приходит в маленькую речку, и, что важно, — все мальки являются родственниками. Это создает огромные эпидемиологические риски.
— Ну а как же бессмертные медузы? Насколько я знаю, таких нашли три вида… — Да, это хороший вопрос. И пока мы не нашли на него точного ответа.
Однако известно, что медуза начинает возвращаться в более молодую стадию развития, полипа, из-за стресса. То есть в благоприятных условиях она умирает. А если ее поставить в неблагоприятные условия, она начинает молодеть. И вот вопрос вопросов: почему она не молодеет все время?
То же самое наблюдается у гребневиков. Это тоже похожие на медуз существа, у которых тоже есть омоложение — этакое обратное развитие. А еще мы исследовали этот вопрос на примере пчел.
— Они тоже умеют омолаживаться? — Да. Как устроен жизненный цикл пчелы? После рождения она становится нянькой, ухаживает за яйцами и другими личинками, убирает улей, а потом она переходит в ранг фуражира. Фуражир вылетает из улья, собирает еду. И в виде фуражира пчела существует пару недель, после чего умирает.
В момент перехода (смены профессии с няньки на фуражира) происходит резкое обрушение здоровья пчелы. Изменяется транскриптом, падает количество белка, умирает куча иммунных клеток, хемоцитов. Это все выглядит как старение.
Но, если вдруг происходит какая-то неприятность в улье, — например, все няньки умирают, — части фуражиров приходится возвращаться обратно в улей и приниматься за их работу. И вот тогда они омолаживаются. То есть у них возрастает запас белков, образуются новые иммунные клетки, и они дольше не умирают.
— Так почему же не омолаживаться все время? Почему не снизить смертность среди пчел? — С точки зрения моей теории контроля патогенов, это имеет смысл, чтобы держать улей свободным от паразитов. Получается, что пчелы омолаживаются, только если улей подвергается какой-то еще более сильной опасности, чем эпидемиологический риск, — то есть он умрет гарантированно.
— Означает ли это, что если пчелы могут омолаживаться, то и человек тоже? — Если придерживаться классических теорий, то мы скорее должны предположить, что физиологическое омоложение человека невозможно. Но если пчелы, гребневики, медузы это делают, то они дают надежду и человеку. Пока не очень понятно, можно ли полностью человека омолодить. Но то, что можно сильно продлить жизнь, — я в этом уверен.
— Насколько продлить? Сможет человек жить 200 лет? — Я убежден, что это возможно. Конечно, в такой длинной жизни могут возникнуть такие повреждения тканей, которые мы сейчас не видим. Структуры нашего тела не рассчитаны на такие сроки, поэтому мы можем столкнуться с проблемами, которых прежде не видели. Потом может вылезти рак, так как, согласно существующим данным, вероятность его возникновения растет из-за времени, а не только из-за старения.
Но все эти медицинские проблемы, как мне кажется, можно будет решить в будущем.
