Почему наш мир таков, каков он есть. Природа. Человек. Общество (сборник)
Шрифт:
Чтобы спасти жизнь арабидопсису, биоинженеры не делали ничего нового, а лишь уничтожили два гена. Оказалось, что арабидопсис может расти дольше нескольких месяцев, но по определенным биологическим причинам делать этого не хочет. Причины объясняются местообитанием растения. Экологическая ниша арабидопсиса – повреждения дерна. Представьте себе мощный летний луг с огромным количеством этих растений – между двумя стеблями нет места третьему, идет страшная конкуренция за питательные вещества, солнечный свет. Но вот пробегает олень и повреждает дерн. На освободившемся участке вырастет не самый сильный, а самый быстрый: пока какой-нибудь пырей вырастет до своих метровых размеров, арабидопсис успеет два раза вырасти и отцвести. Вероятно, когда-то арабидопсис был большим гордым деревом или кустарником, но потом в страшной эволюционной борьбе он решил, что лучше сократить
Рассказывая эти истории ботаникам, как будто ломишься в открытую дверь: всем известно, что растения умирают запрограммированно. Перейдем к животным. Есть вид осьминога, самки которого перестают питаться и умирают, едва на свет появляется потомство. Выяснилось: если у самки удалить определенные железы – оптические, хотя к зрению они не имеют никакого отношения, – она не теряет аппетит после кладки, а продолжает питаться и может еще несколько раз размножаться.
Говоря о любви и смерти, трудно не вспомнить и замечательный брачный обряд богомолов. Известно, что в процессе полового акта самка богомола отгрызает голову самцу. Раньше считалось, что это происходит из-за особой свирепости самки, и самец идет на самопожертвование, потому что не может противостоять своей природе. Недавно было выяснено, что голова самца постоянно посылает в его половую систему сигнал, препятствующий семяизвержению, и пока у самца голова на плечах, не может произойти оплодотворение. Я бы сказал, что это характерно не только для богомолов, но тут это имеет особое значение. Самка отгрызает голову, чтобы завершить половой акт. Это сделано, чтобы самец мог размножаться только один раз, тем самым обогащая разнообразие потомства. С накоплением случайных поломок это тоже не очень вяжется.
С примерами у высших млекопитающих сложнее. Как правило, нам разрешено размножаться много раз. Но примеры все же есть. У самцов австралийской сумчатой мыши после периода размножения в крови начинается сильнейший гормональный шторм, и они умирают от почечной недостаточности, к которой приводит их собственная гормональная система. Как и с богомолами, эта система разрешает самцам несчастной мыши размножаться только один раз, увеличивая разнообразие потомства.
«Я не уверен, что мы действительно сумеем замедлить старение, но если мы не попытаемся, это будет настоящим преступлением».
В 1950-х годах в биологическом журнале была статья, утверждавшая, что подобный процесс можно запустить и у человека. Она описывает любопытный вариант казни у одного австралийского племени. Провинившегося объявляют мертвым, но не трогают, а начинают длительный обряд похорон – с поминками, пением и кострами. В течение нескольких недель приговоренные умирают по вполне медицинским причинам. В статье описан случай, когда этнографы, услышав характерное похоронное пение, успели известить полицию, и человека спасли: он выжил, но у него была диагностирована тяжелейшая почечная недостаточность.
Насколько это возможно в биологии, я доказал, что существует запрограммированная смерть живых организмов: не только отдельных клеток или одноклеточных организмов, но также и у растений, и у животных. Явление феноптоза существует, несмотря на то что любому живому организму хочется жить, а не умирать.
При чем здесь старение? Мы считаем, что феноптоз бывает быстрый – как в моих примерах – и медленный. Иногда природе выгоднее, чтобы процесс биохимического самоубийства был растянут во времени. У многократно размножающихся организмов это должен быть постепенный процесс ослабления функций, а не обезумевшие надпочечники, как у несчастного самца австралийской мыши. Доказательство того, что это так, я начну от противного: если старение – специально устроенная генетическая программа, то у кого-то ее может не быть. Значит, должны существовать нестареющие животные – и они, как ни странно, есть.
Зачем стареть, если кто-то не стареет?
Жемчужница – моллюск, который живет на дне рек. До некоторой степени чем жемчужница старше, тем меньше у нее вероятность умереть. С возрастом она становится более сильной и приносит больше потомства, а умирает по совершенно дурацкой причине. Вес жемчужницы растет быстрее, чем сила мышц ноги, держащей ее на дне, и в какой-то момент она становится слишком тяжелой, падает. Ее заносит илом; она уже не может питаться и умирает от голода. Говорят, она живет до двухсот лет.
Смена поколений – это эволюционное изобретение: она нужна, чтобы вид развивался. Мы считаем, что старение как способ эволюции также полезно. По этому поводу есть умозрительный пример, который называют теоремой двух зайцев. У одного из двух зайцев происходит случайная мутация, и он становится немного умнее, чем зайцы в среднем. Пока оба зайца молоды, они прекрасно убегают от лисы, и преимущество зайца с мутацией практически не проявляется: оба они выживают и размножаются. С возрастом у зайцев, как и у других стареющих видов, слабеет сердце, саркопения уменьшает мышцы, хуже работает голова и портится зрение. В какой-то момент за счет старения зайца лиса получает шанс его поймать. И вот в этот момент заяц с полезной мутацией чуть раньше замечает лису, чуть лучше путает следы и за счет этого спасается, а обычного зайца съедают. В среднем возрасте умные зайцы получают колоссальное преимущество размножения по сравнению с глупыми. Благодаря старению эволюция может выявить и закрепить маленькие признаки, обогатив следующее поколение. Нам кажется, что старение – один из самых важных механизмов ускорения эволюции. Получается, что отбор во многом происходит не на уровне молодых, а на уровне старых.
Эволюция – очень дорогое удовольствие: нужно сменять поколения, стареть, умирать раньше. Если какой-то вид себе приобрел что-то, позволяющее ему не эволюционировать так быстро, не тратить так много ресурсов, можно предположить, что такой вид не будет стареть. Возьмем землеройку – несчастное существо, которое живет на поверхности земли, умирает от голода, холода, становится жертвой хищников. Землеройка живет два-три года и проявляет все признаки старения. Очень близкое к землеройке существо, того же размера, с той же скоростью метаболизма, тоже насекомоядное – летучая мышь. По сравнению с землеройкой она изобрела всего лишь полет и эхолокацию, и в результате у нее нет никаких проблем, которые есть у землеройки: если ей холодно, она ищет теплую пещеру; если нет еды, она пролетает десятки километров и находит еду. Хищникам очень сложно поймать ее из-за ее способности к эхолокации. Летучие мыши, в отличие от таких похожих на них землероек, живут до 50 и более лет.
Еще один любопытный зверь – голый землекоп [37] . По-английски он называется naked mole rat, то есть голая помесь крысы с кротом. Это практически полный аналог мыши. Единственное, что изобрел этот грызун по сравнению с мышами, – социальная структура общества. Живут они своеобразными муравейниками, в которых есть царица с парой-тройкой мужей, которым одним разрешено размножаться. Порядка трехсот особей обслуживают этих правителей: кормят, защищают, строят огромные подземные лабиринты в Центральной Африке, где они обитают. С точки зрения эволюции интерес представляют только те особи, которые размножаются: у них в жизни, как и у летучих мышей, нет никаких проблем. И если обычная мышь живет два-три года, то голые землекопы живут больше 30 лет. Если для человека смертность с возрастом растет по экспоненте, для голого землекопа график зависимости смертности от возраста – горизонтальная линия: это значит, что он не стареет.
37
Голый землекоп (Heterocephalus glaber) – один из двух известных видов млекопитающих, которым свойственна эусоциальность: образ жизни, при котором часть особей отказывается от размножения и превращается в рабочих особей. Особенно многочисленны примеры эусоциальных организмов у насекомых (муравьи, пчелы, термиты и т. п.).
Я категорически уверен, что и человек изобрел что-то такое, что позволяет ему больше не эволюционировать. Мы больше не приспосабливаемся к окружающей среде – мы приспособили ее под себя: когда нам холодно, не обязательно ждать, пока вырастет шерсть, – надо надеть одежду. Самое главное, что мы изобрели, – способ передавать информацию следующим поколениям не с помощью наших генов, а с помощью речи. Если за горой живет пещерный лев, нам не обязательно ждать, пока появится мутация и гора будет ассоциироваться с опасностью, – можно просто сказать молодым: «Не ходите туда, там лев». Это обеспечило человеку преимущество, позволившее захватить планету.