Наука о живом. Современные концепции в биологии
Шрифт:
Чрезвычайная упорядоченность, предсказуемость и как бы «запрограммированный» характер старения уже издавна привлекали внимание биологов-теоретиков. Наиболее известная патологическая теория старения, рассматривавшая его как болезнеподобный процесс, принадлежит русскому ученому Илье Ильичу Мечникову, который, кроме того, прославился открытием фагоцитов и первым пытался создать антилимфоцитарную сыворотку. Мечников считал, что старение является результатом кумулятивного самоотравления (аутоинтоксикации) организма ядами бактерий, обычно присутствующих в кишечнике. Он верил, что эти процессы можно ослабить или прекратить, заместив кишечную флору бациллами молочной кислоты. Именно благодаря
Хотя мечниковская теория старения не получила признания, сам Мечников заслуживает всяческого уважения за то, что он первым стал рассматривать старение как вторичное явление жизни, как нечто, налагающееся на нормальный ход жизненных процессов, а не как явление, неотъемлемое от самих жизненных процессов.
Другая теория, теория Лесли Оргела, считает старение следствием накопления ошибок при обработке {174} информации в организме. У делящихся клеток такие ошибки могут возникать и в самом источнике информации, т. е. в нуклеиновой кислоте. Но, кроме того, ошибки неизбежно происходят в процессе транскрипции и трансляции генетической информации в белки организма, и, если такими белками окажутся ферменты, вещество, выработку которого они регулируют, тоже получается не таким, как надо. Попытки проверить эту теорию, предпринятые Холидеем с сотрудниками (они, например, пробовали снабжать различные организмы отклоняющимися от нормы, аминокислотами и т. д.), в целом ее скорее подтверждают.
Лечение старения. С терапевтической точки зрения теория Оргела выглядит несколько удручающе: ведь если старение действительно вызывается тем процессом, который он предполагает, то с этим уже практически ничего нельзя поделать. В принципе, однако, нет никаких оснований считать, что невозможно смягчить и даже вовсе ликвидировать некоторые наиболее неприятные изменения, сопровождающие старение, — особенно те, которые несомненно носят вторичный характер, т. е. являются следствием ослабления или износа какой-либо системы в организме. Эти изменения по сути не отличаются от других болезненных процессов и так же поддаются исследованию и лечению.
Идея продления жизни вызывает сильное беспокойство среди тех, кого особенно волнуют последствия перенаселенности и опасность такого вмешательства в естественный ход вещей. Следует, однако, иметь в виду, что почти все достижения медицины ведут к продлению жизни, и не так-то просто провести четкую границу между теми исследованиями, которые приемлемы с точки зрения демографа, и теми, которые представляются необоснованным вмешательством в естественный ход вещей. Беда, собственно, заключается в том, что все эти меры по сохранению и продлению жизни применяются беспорядочно и наугад, а не входят составной частью в хорошо продуманную социальную программу. Наиболее важный фактор, способствующий росту населения, — это снижение детской смертности; естественно, против него нет и не может быть никаких возражений. Ему, конечно, должны были бы сопутствовать меры, обеспечивающие необходимое регулирование рождаемости. {175}
Механизмы возможной эволюции процессов старения можно понять, только раскрыв принципы его измерения.
Ясно, что можно измерить старение на индивидуальной основе, выбрав какую-нибудь подходящую биологическую функцию и наблюдая, как она с годами угасает. Однако недостатки такого подхода столь очевидны, что едва ли требуют обсуждения. Имеет свои недостатки и общепринятый критерий измерения — уязвимость, в основе которого лежит следующий факт: поскольку никто не умирает просто оттого, что он набрал солидное количество лет, главное изменение организма на протяжении жизни (чему способствует каждый источник угасания) — это увеличение уязвимости, т. е. вероятности смерти.
Принцип определения уязвимости чрезвычайно прост: если бы все организмы умирали только от случайных причин (например, от инфекции, от нападения хищника, от голода или в результате несчастного случая) и если бы не было никакого старения, т. е. никакого изнашивания организма, тогда вероятность умирания у хронологически более старого организма была бы ничуть не выше, чем у более молодого. В приложении к людям это означает, что вероятность умереть на шестом десятке была бы ничуть не выше, чем на четвертом, на третьем или на втором.
Представим теперь группу из тысячи организмов, каким-либо образом помеченных при рождении, за которыми велось бы наблюдение на протяжении их жизни, пока все они не умрут (согласно данной гипотезе — в результате несчастного случая). Если никакого процесса старения не существует, ежегодно будет умирать постоянная часть этой популяции — скажем, пять процентов. При такой смертности число оставшихся в живых к концу каждого года будет составлять: (1000), 950, 903, 858, 815, 774, 736, 699, 664… и так далее, приближаясь к нулю асимптотически, т. е. в теории никогда его не достигая, хотя в реальной жизни это, разумеется, произойдет.
Построив график зависимости величины популяции от ее возраста, мы получим кривую, хорошо известную в физике и химии, — так называемую кривую экспоненциального затухания. Как и в случае неограниченного экспоненциального роста, график зависимости {176} логарифма величины популяции от возраста образует прямую линию, поскольку логарифмические графики характеризуются тем, что равные расстояния на них соответствуют равным множителям или делителям, а не равным прибавлениям или убавлениям, как на обычных арифметических графиках.
Это сразу же подсказывает нам метод определения роли, которую играет старение в смертности данной популяции: если кривая смертности круче логарифмической, это означает, что процесс старения существует, т. е. что уязвимость увеличивается с возрастом, или, иными словами, что она действительно представляет собой искомый критерий.
Тем не менее использование этого критерия чревато трудностями, которые не следует недооценивать. Он не учитывает тех причин, по которым уязвимость животных с возрастом должна, наоборот, снижаться. Например, стареющее животное становится поведенчески мудрее — умнее в том смысле, которое вкладывается в пословицу «пуганая ворона куста боится». Оно становится мудрее иммунологически, поскольку, однажды перенеся какую-нибудь болезнь и выжив после нее, оно лучше экипировано для того, чтобы справиться с нею во второй раз. Далее, некоторые изменения, несомненно связанные со старением — например, климакс у женщин, — не сопровождаются никаким увеличением уязвимости. Наоборот, такие возможные причины смерти, как, например, тяжелые роды, теперь исчезают вовсе.
Другим возражением против использования уязвимости в качестве критерия старения является то, что критерий этот носит в основном статистический характер и неприложим к отдельному индивидууму. Тем не менее, если надо будет опробовать, например, на популяции мышей какое-то «лекарство» от старения или, во всяком случае, от дряхления, единственным приемлемым для ученых критерием его эффективности будет та степень, в какой оно изменит реальную кривую выживаемости мышей, приближая ее к теоретической кривой, не учитывающей изменений, связанных со старением.