«Взламывая код старости»: как избежать старения?

Если задуматься над тем, что в природе существует огромное количество различных типов старения, возникает сомнение в неотвратимости этого процесса.

Как известно, человек стареет постепенно на протяжении всей жизни, и то, что мы называем взрослением, на самом деле является противоположным явлением. Мало кому известно, что некоторые живые организмы стареют лишь в конце своей жизни, а некоторые и вовсе с течением времени даже молодеют, а затем внезапно умирают.

Значит ли это, что существует нечто живое на нашей планете, что может существовать вечно? Этот вопрос мучает учёных уже многие годы. Если брать факты и рассматривать их в контексте разнообразия форм старения, то можно прийти к выводу, что человек вполне может быть бессмертным.

Начнём наше исследование на примере самых примитивных существ - бактерий. Бактерии размножаются крайне просто: они делятся пополам, сохраняя идеальную симметрию. Назревает вопрос: чем для бактерий является процесс старения, если после деления, каждая из половин не знает, кто есть «родитель», а кто «дитя»?

Такие одноклеточные протисты, как и амебы, размножаются путём симметричного деления, но, как ни странно, даже они - смертны. Каждому из огромного числа макроскопических организмов присущ свой темп старения в зависимости от условий обитания и других факторов, так что это вряд ли может являться устоявшейся нормой. Скорее всего, здесь имеет место тонкая адаптация под условия существования.

Продолжительность жизни различных живых существ удивляет: существуют как животные-долгожители, так и насекомые, которые живут меньше минуты. Например, стрекозы под водой могут прожить четыре месяца, а взрослые особи подёнки - всего полчаса. Также удивительным является тот факт, что самка чёрного муравья в среднем живет столько же, сколько и лось - 20 лет.

Средняя продолжительность жизни человека - 70 лет, в то время как  меристемы гинкго могут существовать миллионы лет. Этот диапазон ещё больше впечатляет, когда мы понимаем, что генетически заложенный процесс старения у многих существ очень похож: генетический принцип, который был унаследован от первых организмов на Земле, присутствует как в гигантской секвойе, так и, например, в дрожжевых клетках.

Как писалось ранее, процесс старения у разных животных может происходить совершенно по-разному. Например, большинство млекопитающих стареют постепенно, год за годом, а цикады могут не стареть на протяжении нескольких лет, после чего внезапно умереть.  «Человеческий» процесс старения идеально продуман природой, и если досконально его изучить, с легкостью можно прожить на несколько десятков лет дольше.

До сих пор возникают совершенно новые формы жизни, которые с рождения содержат заложенную «программу смерти» и неизбежно приобретают её в процессе жизнедеятельности. Многие причины этого явления все ещё не выяснены. Однако самой популярной является теория естественного отбора, в которой, как известно, более сильный представитель живет дольше.

Процесс старения у каждого организма, в том числе и у человека, имеет особые биологические маркеры, из-за которых представители одного вида живут разное количество времени, в зависимости от района проживания, типа жизнедеятельности, наследственности и так далее.

Процесс старения у разных существ протекает неодинаково: волосы человека седеют в старости, а детеныш землекопа с рождения покрыт морщинами. Все эти особенности имеют научное обоснование, так что можно вывести одну истину, которая присуща всему живому на нашей планете: чем больше прошло времени после рождения живого организма, тем больше вероятность его смерти.

Другими словами, с каждой прожитой минутой появляется все больше факторов, как внешних, так и внутренних, которые негативно влияют на существование той или иной особи.

Если рассмотреть динамику смертности среди людей, то нам откроется не очень приятная картина. Например, у 20-летнего мужчины шанс дожить до своего 21 дня рождения равняется 99,9%, в то время как у 40-летнего - 98,8%.

С увеличением возраста, статистика становятся куда пессимистичнее: в 60 лет у мужчины вероятность умереть, не дожив до 61 года, в среднем составляет 99%, а у 80-летнего вероятность прожить на один день дольше - всего 94%.

Как видим, риск смерти постоянно растёт. Шансы умереть постоянно увеличиваются по достижении человеком зрелого возраста. Этот процесс называется «ускоренное старение». В соответствии с этим принципом стареет большинство живых организмов.

В науке также есть понятие как «мгновенное старение», которое характеризуется полной остановкой этого дегенеративного процесса в организме на протяжении определенного периода жизни, а затем резким наступлением смерти.

Существует даже такое странное явление как «пренебрежимое старение», при котором динамика риска смерти снижается из года в год. Объективным признаком этого типа старения является увеличение рождаемости с возрастом.

У мужчин и женщин способность к воспроизведению потомства снижается на протяжении всей жизни, но у женщин репродуктивная функция  угасает быстрее, чем у мужчин.

Живым организмам присущи разные модели снижения рождаемости. Например, черепаха Блендинге - разновидность коробчатой черепахи, обитающая на западном побережье Северной Америки - не созревает несколько десятков лет, но с возрастом у неё увеличивается рождаемость, поэтому у неё с возрастом риск умереть уменьшается, что является ярким примером пренебрежимого старения.

Процесс размножения можно рассматривать с двух точек зрения: с эволюционной - потеря возможности размножения является первичной, а также с  точки зрения естественного отбора - отсутствие возможности воспроизводить потомство означает, что вы уже мертвы.

Классифицировать типы старения у разных видов живых существ также можно и по внешним признакам. Так, наиболее распространённым является критерий классификации по размеру организма. Например, насекомых, которые живут меньше дня, можно выделить в одну группу, а китов или деревья, которые существуют сотню лет - во вторую.

Таким образом, все процессы, включая наступление половой зрелости и начало старения у кита при его весе и с учётом скорости метаболизма, должны наступать намного медленнее, чем у маленького комара или бабочки.

А что, если попробовать рассмотреть процесс старения, принимая во внимание не длительность жизни, а её форму? Для наглядности можно изобразить продолжительность жизни различных животных в одном масштабе, так что тут же становится понятно, какой вид стареет постепенно, а какой - в конце своего жизненного цикла.

В 2014 году, среди прочего, в популярном журнале «Nature» опубликовали несколько диаграмм, которые демонстрируют удивительную природу старения разных живых существ. Там приведены все известные типы старения: постепенное, мгновенное и пренебрежимое, что открывает нашему взору совершенно неожиданные стороны этого процесса. Например, с точки зрения закономерности плодовитости или старения, человек больше похож на червя, чем на шимпанзе.

Представленные выше графики демонстрируют различные типы старения у некоторых видов живых существ. Тонкая линия на графике - выживаемость, f толстая - рождаемость.

Если тонкая линия стремится вниз, то это означает, что со временем в живых остаётся все меньше представителей данного вида. В случае, когда тонкая линия идет вниз строго по диагонали, это означает, что в теории, у организма отсутствует процесс старения. Линия светлого цвета обозначает показатель нормального старения.

Ярким примером этому может случить человек, у которого эта линия остается прямой долгое время, а затем следует резкий спад, примерно после 70-80 лет. Это означает, что на протяжении многих лет выживаемость у людей максимальная, однако к старости этот показатель резко падает и становится практически «нулевым» к 100 годам.

Линия выживаемости с прогибом ниже диагонали означает так называемое пренебрежимое старение, о котором мы уже писали выше. Например, у некоторых видов черепах или дубов в старости риск умереть значительно ниже, чем в молодости.

С линией рождаемости все понятно: рождаемость у животных увеличивается с возрастом и снижается наравне с репродуктивным возрастом, в том числе при наступлении менопаузы. Стоит отметить, что многие животные теряют возможность воспроизведения потомства задолго до смерти, это и является эволюционной загадкой.

Животные на нижних графиках имеют практически прямую линию выживаемости, а это означает, что они и вовсе потенциально бессмертные, как например гидра или медуза Turritopsis nutricula. Гидра - это маленький пресноводный полип длиной не более нескольких миллиметров, который обитает в прудах и озерах.

В целом смысл приведённого графика заключается в том, что природа властна над старением или его отсутствием. Можно наблюдать разные временные отрезки жизни. Возможна любая из её форм. Каждый вид живых существ адаптирован к конкретным экологическим обстоятельствам.

Несколько лет назад известный фотограф-натуралист Рэйчел Сассмент опубликовал статью под названием «Самые долгоживущие создания на планете Земля». Все они без исключения оказались растениями. По словам фотографа, секрет их долголетия заключается в том, что деревьям не нужно передвигаться по земле в поиске пищи.

Прикованные к одному месту, они могут вырастать большими и выносливыми, а с годами они становятся все более плодовитыми, чего нельзя сказать о большинстве животных. Конечно, в этом утверждении есть доля правды, но, конечно же, это не единственная причина, по которой растения в большинстве случаев живут намного дольше животных.

Самой главной причиной, естественно, является процесс размножения, который у растений кардинально отличается от того, что присущ миру животных.

Так, у животных на ранней стадии развития, зародышевая линия клеток отделяется от соматической. Для дальнейшего размножения, прежде всего, животные сохраняют зародышевые клетки, ведь соматические менее важны.

Напротив, у растений зародышевые и соматические клетки не разделяются на протяжении всей жизни. Стволовые клети растений, помимо роста, также отвечают за развитие семян и пыльцы.

У деревьев стволовые клетки расположены тонким слоем под корой, известным как меристема. Например, у реликтовых деревьев гинкго, произрастающих в горах на территории Китая, сохранилась меристемы, которым более 250 млн лет. Таким образом, ныне эти растения являются одними из самых древних организмов на Земле.

В 1990 году в одной из своих работ американский учёный-геронтолог Калеб Финч впервые употребил термин «незначительное» или «пренебрежимое» старение. Фактически этот термин означает минимальную корреляцию старения между возрастом и вероятностью смерти.

Цель его научной работы - подтверждение гипотезы, согласно которой, на планете существуют бессмертные живые организмы, а процесс старения можно контролировать с помощью науки.

На сегодняшний день учёные открыли несколько десятков видом существ, который имеют этот вид старения. Более того, как показали последние исследования, человеку тоже присуще пренебрежимое старение. Это относится к людям, дожившим примерно до 100 лет, после чего у них риск умереть не увеличивается с годами. Также все люди, дожившие до этого возраста, имеют генетическое сходство между собой.

Что касается животных, то яркие примеры пренебрежииого старения: алеутский морской окунь, возраст которого может достигать до 200 лет и двустворчатый исландский моллюск, «доживающий» до 400 лет. Но как упоминалось ранее, в природе существуют и потенциально бессмертные особи.

Например, бессмертность гидры доказана за счет её исключительной способности к регенерации: в процессе эксперимента учёным удалось создать бессмертные организмы этого вида. Это стало возможным благодаря тому, что гидра не имеет сложной нервной системы.

Ещё более удивительным примером бессмертия является медуза Turritopsis nutricula. По достижению стадии зрелости, эти удивительные существа превращаются в полип и начинают развитие заново. Фактически это животное может омолаживать само себя. До сих пор до конца не исследован этот процесс, который, в сущности, является эликсиром молодости.

Можно делать множество теорий и гипотез насчёт того, как сделать любое живое существо бессмертным, в том числе и человека. Понятно лишь одно, что перехитрить природу, скорее всего, нам не никогда удастся.  

Исследуя огромное количество различных видов старения организма можно заключить, что природа способна полностью подстроить длительность жизни каждого существа под себя.

Также можно сделать вывод, что природа способна «включать» и «отключать» процессы старения у некоторых животных. Есть ли смысл сравнивать простейший организм гидры со сложнейшим организмом человека? Это уже другой вопрос.

Какая бы не появилась теория старения, она должна быть достаточно гибкой и способной объяснить все без исключения виды этого процесса, существующие в природе.