Оказывается, у старения меньше издержек, чем может показаться. Продолжительность жизни у разных видов очень сильно различается, но большинство животных просто не доживает до старости. Голод, конкуренция между видами, хищники, болезни и рак убивают большинство животных задолго до того, как они доживают до старости. Старение никак не влияет на их смертность. «Издержки от старения» появляются только у животных, доживающих до того возраста, когда старость становится фактором смертности.
Есть и еще один фактор, не настолько очевидный. Организмы живут в своих экологических нишах, а эти экологические ниши рассчитаны лишь на определенное количество жителей. Ограничивающий фактор численности, например, оленей – это вовсе не рождаемость оленей. Численность зависит от доступности еды и наличия хищников. Если, скажем, определенный регион может прокормить лишь 1 тыс. оленей, что произойдет, когда там внезапно появится еще 1 тыс. оленей? Голод и нападения хищников очень быстро уменьшат популяцию обратно до 1 тыс.
Чтобы понять, почему эволюция идет в определенном направлении, нужно обязательно рассмотреть, на какие компромиссы приходится идти между тратами и выгодами.
А теперь, помня все это, представьте, что появилась небольшая группа нестареющих оленей, которые могут размножаться сколько угодно. Эти олени – малая часть всей популяции оленей, которые стареют как обычно. Стареющие олени, как и любой другой биологический вид, постоянно эволюционируют, реагируя на изменения окружающей среды. А вот нестареющие олени дают потомство, принадлежащее к более раннему этапу эволюции. С каждым новым поколением потомство нестареющих оленей становится все менее приспособленным к окружающим условиям, чем потомство стареющих оленей. Нестареющих быстро вытеснят.
Вот этот последний пример как раз и иллюстрирует ключевой вопрос в эволюции старения. Если у биологического вида долгая продолжительность жизни, то он адаптируется не так быстро, как короткоживущий вид. Это можно сравнить, скажем, с радиусом поворота машины: чем короче этот радиус, тем круче повороты, в которые может вписаться автомобиль. Если некий вид живет долго и дает потомство под конец жизни, то «радиус поворота» этого вида может оказаться недостаточным, чтобы приспособиться к быстрым изменениям физической или биологической среды. Если меняется температура, содержание кислорода, кислотно-щелочной баланс или какой-либо другой аспект физической среды, то вид должен измениться вместе с этими аспектами. Если появляются другие биологические конкуренты или другие животные, на которых нужно охотиться, то короткоживущий вид опять-таки быстрее сможет адаптироваться и с большей вероятностью выживет. С другой стороны, когда окружающая среда – физическая или биологическая – стабильны, то долгая жизнь полезна для выживания. Продолжительность жизни и скорость старения должны быть тонко подстроены не только под окружающую среду, но и под скорость изменения этой среды.
Так что выгоды от «вечной молодости» куда меньше, чем могло бы показаться, по двум причинам: во-первых, большинство животных умирают еще до наступления старости, во-вторых, отсутствие старения снижает темпы эволюции. Старение полезно для биологического вида, но вот издержки для каждого индивида – старение и болезни – довольно суровы.
Если оглядываться на историю, то мы иногда предполагали, что старение – просто неотъемлемая часть жизни любых многоклеточных организмов. Но оказалось, что некоторые многоклеточные организмы (например, гидры) не стареют, а вот некоторые одноклеточные (например, дрожжи) – стареют.
Дилемма многоклеточных
Многоклеточная жизнь впервые появилась около миллиарда лет назад; до этого в течение примерно 2,6 миллиарда лет существовали только одноклеточные организмы. Ранние формы многоклеточной жизни представляли собой колонии, в которых одноклеточные организмы преуспевали больше, чем при самостоятельной жизни.
Многоклеточная жизнь в конце концов «научилась» дифференциации клеток, и появились более сложные организмы со специализированными половыми клетками для размножения. Представьте, насколько радикальным было это изменение для клеток многоклеточных существ. В течение миллиардов лет клетки эволюционировали, чтобы выживать и размножаться. Одноклеточные организмы, которые размножались быстрее и успешнее других, вытесняли те одноклеточные организмы, которые не были такими агрессивными.
Теперь же клеткам, ставшим частью многоклеточного организма, пришлось учиться вести себя совершенно по-другому. Они должны вести себя ответственно, исполняя отведенные роли и поддерживая весь организм. Делиться им нужно только тогда, когда это необходимо организму. Клетка, которая делится слишком быстро – когда организму не нужно, чтобы она делилась, – это раковая клетка, которая убивает организм. Организмы, в которых клетки размножались, как им вздумается, проиграли естественный отбор; организмы, тщательно контролировавшие свои клетки, выживали и процветали.
Многоклеточные существа эволюционировали, контролируя размножение своих клеток. Каков был механизм этого контроля? Часть этого механизма – старение клеток.
Лимит Хейфлика – это грубый, но мощный инструмент, контролирующий размножение клеток. После определенного числа делений клетки просто больше не могут размножаться. С каждым делением теломеры укорачиваются, и примерно после 40 делений клетки теряют способность делиться. Этот механизм контроля, конечно, достался нам не бесплатно – мы стали стареть и умирать от старости, – но, как мы уже убедились ранее, с эволюционной точки зрения это не такая уж и большая цена, и, возможно, старение даже помогает видам лучше адаптироваться к изменениям окружающей среды.
Почему мы стареем?
Полного ответа на вопрос «Почему мы стареем?» мы, скорее всего, никогда не получим, но, судя по всему, старение – это результат эволюции, инструмент, улучшающий способность вида быстро адаптироваться к изменениям в окружающей среде. Так что если эволюция «выбрала» старение, смогут ли ученые разработать инструменты, которые «отменят выбор» – полностью или частично? Это тема следующей главы, в которой мы оставим теорию позади и рассмотрим прогресс, которого удалось добиться, применяя теломерную теорию старения для того, чтобы улучшить здоровье людей и продлить им жизнь.
Глава четвертая
В поисках бессмертия
Старые теории никогда не умирают; умирают их сторонники.
Аноним
В течение 25 лет медицина стоит на краю радикальных преобразований. К 1990 году – благодаря Хейфлику, Оловникову, Харли и другим – мы уже примерно понимали, как стареют клетки, но лишь начали подозревать, что старение клеток связано со старением людей. Идея, что теломеры смогут помочь нам вылечить возрастные заболевания, была в лучшем случае далекой мечтой.
