Этот счетовод такой же сметливый, как аудитор из службы внутреннего налогообложения. Даже если вы позволите клеткам расти в течение некоторого времени, заморозите их, а потом разморозите, чтобы они могли продолжать деление, клетки не перезагрузятся в исходное положение и не получат новый набор разрешений на деление. Они продолжат делиться с той позиции, где их заморозили. Хэйфлик предложил назвать этого счетовода репликометром.
Работа Хэйфлика привела к многочисленным вопросам. Клетки обретают бессмертие потому, что расправляются с репликометром? Если мы сможем изолировать репликометр, то сможем ли приобрести ценный ключ к обретению долголетия на молекулярной основе?
Такой репликометр действительно был обнаружен, и его описание принесло одному ученому Нобелевскую премию. Это был не Хэйфлик, а его сосед и коллега, работавший на другой стороне бухты Сан-Франциско. Что же он обнаружил? Потерпите немного, потому что сейчас мы проведем обзор некоторых биологических концепций, возможно, позабытых со времен средней школы.
Как уже говорилось, ядро типичной клетки содержит энциклопедию вашей личности, записанную на диалекте ДНК. Эта ДНК разделена на 46 «томов», которые всем нам известны как хромосомы. На определенном этапе жизни клетки эти сорок шесть хромосом выглядят как маленькие буквы «х». Тогда ядро выглядит как миска с алфавитным супом (если все эти буквы – «х»).
Оконечности хромосом чрезвычайно важны для нашей истории о выживании клеток. Они созданы как особые структуры, которые состоят из ДНК и белковой каши. Все вместе это называется теломер. ДНК в теломере состоит из повторяющихся сегментов, а белок служит для воспрепятствования очень важной функции, которую мы обсудим через минуту.
Как и все живые существа, клетки склонны к воспроизводству, хотя большинство клеток делает это в апатичной и асексуальной манере. Этот процесс называется митоз. Митоз начинается, когда клетка копирует свою ДНК, то есть удваивает хромосомы. Крошечные ксероксы выполняют свою работу, проходя по всей длине хромосомы и добросовестно дублируя все, что они видят, пока не достигают конца. После окончания клетка делится пополам, создавая «дочерние клетки». Каждая «дочь» получает одну из двух идентичных хромосом.
Есть лишь одна досадная проблема, связанная с этим копировальным механизмом. Когда ксерокс достигает окончания хромосомы, он сталкивается с вязким теломером. Механизм застревает и не может воспроизвести этот последний крошечный кусочек ДНК. Что происходит дальше? Механизм прекращает попытки и останавливается. Этот последний фрагмент ДНК не воспроизводится. Капитуляция происходит так же неизменно, как и «зажевывание» бумаги в принтере. Это происходит со всеми хромосомами и случается каждый раз, когда клетка воспроизводит себя. Поскольку некоторые клетки воспроизводятся каждые семьдесят два часа, оконечности хромосом становятся все короче с каждой неделей. Теперь исследователи знают, что эта последовательная ампутация работает как разновидность «часов Судного дня»: когда теломеры укорачиваются до предела, клетка сдается и умирает.
Этот обратный отсчет лежит в основе предела Хэйфлика. Это часть репликометра. И это может объяснить, почему мы проживаем на Земле лишь определенное количество лет.
Помощь уже в пути
Клетки знают об этих тикающих часах, подобно заключенному, который сидит в камере для смертников. С учетом того, как высоки ставки, вы можете догадаться, что клетки проводят проверки и сводят балансы для предотвращения смертоносной эрозии теломеров. И вы будете правы. Многие клетки обладают энзимом (белковым катализатором), который называется теломераза. Его единственная задача состоит в том, чтобы находить молекулярные обрубки хромосом и наращивать их, добавляя «протезированные» последовательности теломеров. Но теломераза, как и федеральное правительство, не очень хорошо справляется со своей работой, поэтому смертоносные часы продолжают ход в большинстве клеток. На самом деле это хорошо. Если бы теломеразе было дозволено наращивать концы каждого обрубка, то не было бы сигнала «ваше время истекло». Клеточное воспроизведение стало бы неконтролируемым, и пока клетки получали бы достаточно питательных веществ, они бы не умирали. Они были бы бессмертными. У нас есть название для бесконтрольно размножающихся клеток. Мы называем их раковыми клетками. Теперь вы понимаете, почему я мог работать с клетками Генриетты Лакс через полвека после ее смерти. Рак делает клеточную смерть необязательной.
Как я говорил, стоит быть благодарными за то, что большинство клеток не предоставляет теломеразе полную свободу действий (она даже недоступна в некоторых клетках). Но следствием этого является ограниченный срок жизни клеток, клеточных тканей, а в итоге – нас с вами. Это приводит к довольно странному выводу. В извращенной логике биохимического выживания смерть является естественным способом спасения от рака.
Важно понимать, что такое теломеры и теломераза. Элизабет Блэкберн и ее коллеги получили Нобелевскую премию за это открытие. Вероятно, между долголетием и теломеразой существует связь, еще не вполне понятная для нас. Но когда речь заходит о практическом увеличении жизненного срока, мы еще и близко не подошли к использованию генетических методов, позволяющих людям доживать до пятисот лет. Мы до сих пор работаем над тем, как позволить большинству из нас пережить годовщину своего столетия.
Расцвет и падение генов долголетия
Историк Эдвард Гиббон может преподать нам несколько уроков. Болезненный ребенок, печальная жертва запрещенной родителями любви в зрелом возрасте, он отвернулся от мучительного настоящего и сфокусировал свой мощный интеллект на событиях прошлого. Древнего прошлого. Гиббон стал специалистом по истории Римской империи и опубликовал свой легендарный многотомный труд во времена американской революции. Его самым знаменитым произведением стала «История упадка и разрушения Римской империи». Основной тезис Гиббона состоял в том, что падение Рима произошло не мгновенно, как от сильнейшего инфаркта. Скорее, он до смерти истек кровью от накопительного эффекта тысяч социально-политических уколов. Эти уколы варьировали от коллективного эгоцентризма (от потери того, что он называл «гражданской добродетелью») до ослабления военной мощи (оборонные ресурсы были отданы на откуп неверным наемникам) и христианства (надежды на лучшую жизнь, приводившую к незаинтересованности текущей жизнью). По его мнению, эти культурные раны мало-помалу выжали все соки из крупнейшей империи того времени. Она погибла от истощения.
Действующие факторы, в конечном счете ответственные за старение и долголетие, в точности соответствуют основному тезису Гиббона. Наш «упадок и разрушение» происходит от суммарного воздействия многих произвольно распределенных разрушительных процессов. Им тщетно противостоит суммарное воздействие генов долголетия, и в том числе, вероятно, действие теломеразы.
Мне хотелось бы упомянуть несколько других генов, делающих жизненно важный вклад в историю долголетия: сиртуины, инсулиноподобный фактор роста 1 (IGF-1) и сигнальный путь mTOR.
