Мутация всегов одном гене ДНК червей увеличила их продолжительность жизни в 10 раз.
Если рецептор DAF-2 обнаруживает инсулин, это говорит ему, что пищи много, и он может привести в движение такие процессы, как рост и размножение, чтобы дать потомство. Если он не обнаруживает инсулин, значит, времена тяжелые. Если червь молодой, возможно, ему стоит взять тайм-аут и впасть в спячку. У взрослого червя рецептор запускает процессы, чтобы поддерживать тело и, по возможности, пережить голод. Рецептор DAF-2 распознает инсулин, а затем белок AGE-1 распространяет хорошие новости и запускает процесс быстрого размножения и стремительного старения. Если представить, что DAF2 – это педаль газа, которую инсулин может нажимать, чтобы ускорить рост, размножение и старение, то AGE-1 соединяет педаль с дросселем, который подает топливо в двигатель. Уберите педаль или соединение, и инсулин не сможет давить на газ, а старение замедляется независимо от того, есть ли у вас мутация – или и то и другое.
Конечным результатом этого генетического изменения является то, что клетки червей в итоге ведут себя так, как будто находятся в состоянии голода, когда на самом деле пищи может быть много. Так что в некотором смысле Класс был прав: эти генетические изменения были связаны с обходным путем, дающим многие из преимуществ употребления значительно меньшего количества пищи, которые мы обсуждали ранее в этой главе. Разница в том, что это удивительный молекулярный «черный ход», который дает представление о том, как старение работает на клеточном уровне, а не неуклюжий окольный путь к фактическому сокращению потребления пищи червями.
Черви заслуживают свое место в истории за то, что разожгли интерес научного сообщества к теме старения. Но вас простят за то, что вы не слишком верите в актуальность этих червей-Мафусалов
[25] для человеческой медицины. Тем не менее есть причина следить за результатами в изучении модельных организмов, например в вопросе эволюционной консервативности. Хотя очевидно, что дрожжи, черви, мухи и мыши отличаются от нас во многих отношениях, они разделяют очень много принципов фундаментальной биологии друг с другом – и с нами.
Гены, ответственные за невероятное долгожительство этих червей, – одна из таких общих черт. Мутации в сигнальном пути инсулина и гормонах роста также обнаруживаются у долгоживущих штаммов дрожжей, плодовых мушек и мышей. К ним относится ларонская мышь, у которой есть мутация в гене рецептора гормона роста – и самая долгоживущая из них умерла всего за неделю до своего пятого дня рождения. Поскольку эта мутация влияет на гормон роста, ее носители достигают зрелости медленнее и в итоге становятся намного меньше, чем мыши без мутации, но и продолжают жить дольше и в лучшем состоянии здоровья.
На самом деле ларонские мыши были генетически модифицированы, чтобы имитировать человеческое состояние, известное как синдром Ларона. Обнаруженная в основном у людей, живущих в отдаленных деревнях Эквадора, эта генетическая мутация приводит к тому, что жители деревни очень низкие – обычно около метра ростом. Но также это, по-видимому, почти полностью избавляет их от рака и диабета. К сожалению, очень трудно понять, дает ли эта мутация такое же преимущество долголетия, которым пользуются черви и мыши, и что предполагает свобода от рака и диабета. Исследование показало, что ожидаемая продолжительность жизни людей с синдромом Ларона в значительной степени нормальна, и 70 % смертей в этой группе были вызваны не возрастными причинами, включая 13 % из-за алкоголя и 20 % от несчастных случаев. Неясно, будет ли их жизнь длиннее в отсутствие этих значительных задержек в ожидаемой продолжительности жизни.
Эти мутации в генах сигнального пути инсулина и гормона роста немного похожи на генетические версии пищевого ограничения, но обходят необходимость фактического ограничения рациона. Они обманывают клетки, заставляя их думать, что холодильник пуст, когда на самом деле это может быть не так. Таким образом, хотя это запоминающееся описание, два рассматриваемых гена на самом деле не являются мрачным жнецом или Чингисханом. Это критически важный механизм выживания, который позволяет червям, мышам и людям менять метаболизм в ответ на изменения условий в дикой природе.
Мы знаем, насколько это важно, благодаря масштабным экспериментам с червями: если вы ставите мутантных червей в конкуренцию с дикими, то быстро выясняете, зачем нужен ген мрачного жнеца. В лабораторных условиях в чашках Петри как с червями N2, так и с особями с мутацией в гене age-1, если уровень пищи варьировал, чтобы имитировать условия излишка и голода, которые вы могли бы найти в естественной среде обитания C. elegans, N2 (с их нетронутым геном мрачного жнеца) быстро вытесняют своих мутантных сожителей. Аналогичный эксперимент, в котором носители мутации daf-2 противопоставлялись N2, проведенный в почве, а не в обычной бесплодной среде агаровой пластины в лаборатории, показал, что немутировавшие черви на самом деле жили дольше в естественных условиях. Эволюция, как всегда, сводится к компромиссам: в этом случае естественные черви N2 соглашаются на более короткую жизнь в раю в обмен на более надежную продолжительность жизни и лучший потенциал к размножению в реальном мире.
Бережно полученные в лаборатории и распространенные в чашке Петри среди генетически идентичных червей, живущих в условиях без конкуренции, эти мутации долголетия дают червям продолжительность жизни, которая была бы удивительной в природе. Этот факт обычно используется для того, чтобы предположить, что ряд мер, продлевающих жизнь и укрепляющих здоровье, которые мы обсудим в этой книге, несовместимы с жизнью в реальном мире, потому что требуют компромиссов, делающих существа более хрупкими незаметными способами, которые не проявляются в лаборатории. Однако есть гораздо более оптимистичный взгляд. Благодаря гигиене, здравоохранению, разнообразному питанию для человеческого мира, по крайней мере для развитых стран, верно то, что наша избалованная жизнь гораздо больше похожа на жизнь червей в чашке Петри, изолированных от природных опасностей, чем на жизнь диких животных, будь то черви в почве или доисторические люди. Мы фактически живем в гигантской лабораторной среде, созданной нами самими, для которой гены, усовершенствованные естественным отбором для среды, где мы эволюционировали, не всегда оптимизированы. Это может означать, что мы, подобно C. elegans на лабораторном столе, сможем извлечь выгоду из существенных изменений в скорости старения.
Хотя кажется маловероятным, что конкретные гены, обнаруженные у червей, приведут к каким-то прямым улучшениям в развитии человека, их важность для рождения биогеронтологии трудно переоценить. То, что в течение десятилетий считалось невероятно сложным процессом, недоступным лабораторной биологии, можно было существенно изменить, отредактировав один ген – фактически одну букву ДНК. Таким образом, старение прочно вошло в сферу лабораторной биологии.
