Читать книгу Загадка нестареющей медузы. Секреты природы и достижения науки, которые помогут приблизиться к вечной жизни - Никлас Брендборг - Страница 4

Огромная тень проплывает под поверхностью ледяно-голубого Гренландского моря. Великанша длиной шесть-семь метров никуда не спешит. Максимальная скорость ее движения – 2,7 километра в час.

По латыни она называется Somniosus microcephalus, если перевести дословно – «лунатик с маленьким мозгом». Русское имя у нее гораздо скучнее – гренландская полярная акула. По латинскому наименованию видно, что эта акула не отличается ни скоростью, ни особой одаренностью. Тем не менее в ее желудке находили останки морских котиков, северных оленей и даже полярных медведей.

Наша мистическая подруга никуда не торопится, ведь времени у нее навалом. В те времена, когда затонул «Титаник», ей было уже 286 лет. А в период основания США она была старше любого из живших на тот момент людей. Сегодня ей уже 390 лет. И ученые считают, что она проживет еще не менее 100 лет. Нельзя сказать, что гренландская акула ведет абсолютно беззаботный образ жизни. В ее глазах обитает паразит-светлячок, который постепенно лишает ее зрения.

К тому же, несмотря на ее впечатляющие размеры, у нее, как и у всех непромысловых рыб, есть по крайней мере один враг – исландцы, рацион которых едва ли не целиком состоит из рыбы. Мясо гренландской акулы содержит такое количество ядовитого триметиламиноксида, что человек, съевший его, испытывает сильнейшее головокружение – «акулье опьянение». Но исландцы все же нашли способ справиться с этой проблемой.

Гренландская акула занимает первое место среди долгожителей: это позвоночное животное с самой большой зарегистрированной продолжительностью жизни. А ведь она наш родственник, хотя и дальний: сотни миллионов лет назад у нас был один предок. Именно поэтому у нас много сходства: одно сердце, одна печень, кишечник, две почки, крохотный мозг.

Тем не менее, несмотря на все сходство, на дереве эволюции мы отстоим друг от друга довольно далеко. Мы, люди, млекопитающие, обладающие определенными особыми характеристиками, отличающими нас от рыб. В биологии есть такое базовое правило: чем ближе с точки зрения эволюции мы находимся к какому-либо животному, тем больше мы узнаём о самих себе, изучая его. Это значит, что рыбы расскажут о нас больше, чем насекомые, но меньше, чем птицы или пресмыкающиеся, – не говоря уж о наших ближайших сородичах млекопитающих.

Удивительно, но гренландская акула соседствует с нашим ближайшим родственником – главным долгожителем среди млекопитающих. Если повезет, в водах Гренландии можно увидеть восемнадцатиметрового гренландского кита весом 1000 тонн. Инупиаты, одна из коренных народностей Аляски, охотятся на китов (это их традиционный промысел) и иногда находят в подкожном жире обломки гарпунов XIX века. На основе очень древних находок ученые считают, что гренландский кит может прожить больше 200 лет.

Не так уж и долго по сравнению с гренландской акулой, но весьма внушительно для млекопитающего. Долгожители встречаются и среди других видов китов. Именно в океане нужно искать животных, живущих очень долго.

* * *

Если же вы захотите найти долгожителей среди млекопитающих, обитающих в нашей среде, на суше, не стоит искать их в саванне или на деревьях. Они обитают… в домах престарелых.

Даже без поддержки технологий люди могут прожить достаточно долго для млекопитающего – если не брать в расчет болезни и несчастные случаи. Наши предки из каменного века доживали до восьмидесяти лет. А с помощью современных технологий мы несомненно заняли первое место по продолжительности жизни среди сухопутных млекопитающих. Вполне возможно, что Жанна Луиза Кальман – старейшая из когда-либо живших людей, чьи даты рождения и смерти были зафиксированы[3], – была и старейшим млекопитающим, обитавшим на суше. По крайней мере, так считали достаточно долгое время.

Мы живем дольше, чем другие млекопитающие, однако это вовсе не означает, что наша продолжительность жизни впечатляет по сравнению с другими организмами. По сравнению с некоторыми мы всего лишь бабочки-однодневки. Тут даже гренландская акула окажется позади.

Наилучшие примеры мы найдем у растений. Деревья практически не стареют. Это значит, что риск умереть не возрастает на протяжении жизни деревьев. Даже наоборот. Чем старше и сильнее дерево, тем оно крепче, и риск умереть снижается год за годом. До тех пор, пока оно не вырастет слишком высоким и не упадет от сильного ветра. Но смерть от несчастного случая у них не связана с процессом старения.

Это значит, что некоторые деревья по-настоящему старые. Одно из самых старых отдельно стоящих деревьев – остистая сосна по имени Мафусаил на востоке Калифорнии, ей около 5000 лет. В тот момент, когда Мафусаил проклюнулся из калифорнийской почвы, пирамиды в Древнем Египте еще не были построены, а последние мастодонты еще обитали на острове Врангеля в Северном Ледовитом океане.

5000 лет – это довольно много, но существуют и более древние деревья. В 500–600 километрах на северо-восток от Калифорнии в национальном лесу Фишлейк в штате Юта растет тополь осинообразный, получивший имя Пандо. Строго говоря, Пандо – не отдельно стоящее дерево, а своего рода суперорганизм – плотная сеть корней площадью 43 гектара. Этим корням 14 000 лет, и из них до сих пор появляются новые деревья.

В настоящее время роща Пандо состоит из 40 000 деревьев, каждому из которых «всего» 130 лет. Деревья периодически умирают: падают от ветра, сгорают в лесных пожарах, погибают от удара молнии и тому подобное. А вот корни живут уже 14 000 лет.

Невероятная история лучистой черепахи

Разумеется, нельзя не упомянуть черепах в главе о животных-долгожителях. Одна из старейших черепах – лучистая черепаха Туи Малила – жила в королевской семье на тропическом острове Тонга и умерла в 1965 году. На тот момент она была весьма почтенной дамой. Туи Малилу подарил королю острова Тонга Джеймс Кук в 1777 году, через год после основания США. Таким образом, черепаха прожила 188 лет, это рекорд среди черепах, чей возраст документально зафиксирован.

Помимо того что другие организмы живут значительно дольше нас, в природе существуют и другие варианты старения. Мы, люди, стареем по экспоненте: после пубертата риск смерти удваивается каждые восемь лет, а наше тело слабеет с каждым годом. Такой вариант старения встречается очень часто, но он далеко не единственный.

Довольно необычная группа животных – те, кто после размножения стареют с рекордной скоростью и быстро умирают. Такой вариант встречается, например, у тихоокеанских лососей. Возможно, вы видели документальные фильмы о том, как лососи героически преодолевают путь из океана в реки, стремясь на нерест. Они плывут против течения, перепрыгивают водопады, пытаются избежать встречи с медведями, цаплями и орлами, добираясь на нерестилище. Довольно рискованное путешествие.

Таков жизненный цикл любого лосося: мальки вылупляются в маленьких речных заливах, после того как взрослые, рискуя жизнью, попадают туда. Мальки растут в полной безопасности, а потом устремляются в океан и через два года становятся половозрелыми.

Когда наступает их время, они тоже отправляются в опасное путешествие к речным устьям. В их телах бурлят гормоны, они перестают есть, днем и ночью сражаясь с течением. Те немногие, кому доведется одержать победу в этой борьбе, смогут отложить икру в тех же реках и ручьях, где началась и их жизнь.

Хотелось бы верить, что после такого путешествия лососи спокойно возвращаются обратно в море – вниз по течению. Но это им совершенно неинтересно. После нереста лососи погибают: они, словно растения, мгновенно увядают. Уже через пару дней после того, как оплодотворенная икра надежно зарыта на песчаном речном дне, все поколение родителей вымирает.

И такие странные жизненные циклы встречаются не так редко, как вам кажется.

• Самка черной каракатицы умирает через несколько дней после того, как из икринок вылупляются мальки. До этого все свое время она уделяет охране кладки: ее рот закрывается и она полностью перестает питаться.

• Самцы маленького сумчатого зверька, напоминающего мышь, Antechinus stuartii, во время брачных игр испытывают такой уровень стресса, агрессии и так сексуально истощаются, что умирают почти сразу же после спаривания.

• Цикады почти всю свою жизнь (до 17 лет) проводят под землей; они выходят на поверхность, только чтобы отложить яйца. И вскоре умирают.

• Подёнки живут не более двух дней после того, как вылупляются из яиц. У одного из видов подёнок вообще нет рта, она живет не более пяти минут.

• Подобное встречается даже у растений: например, агава может жить несколько десятилетий, но умирает вскоре после первого и последнего в своей жизни цветения.

В природе встречаются и животные, которые вообще никогда не стареют. По крайней мере, в традиционном смысле этого слова. Например, омары с возрастом не теряют ни силы, ни фертильности. Наоборот, они растут всю жизнь. Конечно, это не значит, что омары живут вечно. Природа жестока: хищники, конкуренты, болезни или несчастные случаи рано или поздно убивают их. Они становятся настолько большими, что из-за этого у них возникают физические проблемы. Однако старение для омара – это вовсе не постепенный упадок сил, как у людей.

* * *

Существуют животные еще любопытнее вечно растущих омаров. Те, что стареют вспять. Словно у них действительно есть доступ к фонтану молодости.

Одно из таких животных – медуза Turritopsis, размером она с ноготь мизинца и обитает в теплых морях. Выглядит как обычная скучная медуза: всего лишь медленно плавает и ест планктон. Но это крохотное создание намного интереснее, чем кажется.

Если медузе Turritopsis что-то угрожает, например голод или внезапное изменение температуры воды, происходит нечто необычное: она возвращается в стадию полипа, как если бы бабочка снова становилась куколкой. А потом «вырастает» заново. Только представьте себе: человек понервничал на работе и снова стал ребенком, чтобы начать все с чистого листа. И нет никаких доказательств того, что подобный фокус Turritopsis может проделать только один раз. Она повторяет его снова и снова.

Старение вспять встречается и у других животных. Например, у примитивного плоского червя планарии. При доступности большого количества пищи планария, как и медуза Turritopsis, ведет скучное существование. Но если еда пропадает, у планарии заготовлен козырь в рукаве. Она начинает поедать саму себя – начиная с наименее важных органов и до тех пор, пока не останется одна нервная система.

Самопоедание позволяет планарии дожить до лучших времен. Почувствовав, что ситуация улучшается, планария начинает снова отрастать. Можно сказать, начинает жизнь заново. По крайней мере, ведет она себя как молодая: плавает повсюду, полная юношеского задора. Планария обладает настолько потрясающей способностью к регенерации, что, если вы разрежете ее пополам, в руках у вас окажутся не две половинки мертвого червя, а два новеньких живехоньких червячка.

Уничтожить подобное существо довольно трудно. Вот бы нам выяснить, как ей это удается…

Сон длиной в миллион лет

Некоторые бактерии проделывают весьма необычный фокус для предотвращения старения: попадая в стрессовые условия, они упаковываются в очень компактную структуру размером меньше пылинки.

Это зернышко, которое называется эндоспора, находится в состоянии спячки. Ему не страшно ничего из природных катаклизмов. Никакой активности в эндоспоре нет, и все же она чувствует, когда кризис заканчивается. Тогда эндоспора распаковывается и снова становится активной, как будто ничего и не было.

Сложно сказать, сколько времени бактерии могут провести в состоянии спячки. Возможно, безгранично. В лабораторных условиях оживляют эндоспоры, которым 10 000 лет. Есть сообщения об эндоспорах, которые пробудились после нескольких миллионов лет спячки.

В целом чем крупнее животное, тем дольше оно живет. Хороший пример – слон: это самое большое сухопутное млекопитающее и в то же время один из главных долгожителей. Другое доказательство – киты. Эти огромные морские животные бьют рекорды среди млекопитающих и по продолжительности жизни, и по размерам.

Однако в корреляции между размером животного и продолжительностью его жизни есть интересный момент. Внутри одного вида действует обратная взаимосвязь: чем меньше в размерах представитель вида, тем дольше он живет. Так, мелкие породы собак в среднем живут дольше крупных. Например, немецкие доги редко живут дольше десяти лет, а чихуа-хуа, джек-рассел-терьеры и лхасские апсо доживают до вполне преклонного возраста.

Другими словами, дольше живут мелкие представители крупных видов животных.

По какой причине крупные виды животных стареют медленнее, сказать сложно. Очень логично звучит довод, что на крупных животных охотится меньше хищников, поэтому они в целом живут дольше, ведь, если кого-то съедают, его жизнь на этом, разумеется, заканчивается.

Но у долгоживущих зверей, на которых не охотятся хищники, продолжительность жизни увеличивается от поколения к поколению. Если риск стать чьим-то ужином минимален, можно позволить себе медленную размеренную жизнь. И наоборот, если ты постоянно настороже, имеет смысл жить быстро: побыстрее выбраться из стартовой фазы и наплодить как можно больше детишек, чтобы выжил хоть кто-то.

То же самое касается и тех видов, у которых есть повышенный риск умереть от других причин: от инфекций или несчастных случаев. Здесь быстрая жизнь также оправдывает себя.

Сильный пол?

Самки млекопитающих, как правило, живут дольше самцов. Это справедливо для львов, благородных оленей, луговых собачек, шимпанзе, горилл и нас – людей. Подобный факт укладывается в теорию о взаимосвязи между размером и продолжительностью жизни, ведь самки млекопитающих обычно мельче самцов. У людей разница в размерах тела составляет 15–20 %, и мужчины в среднем живут на пару лет меньше. У тех редких видов, у которых продолжительность жизни самцов и самок почти одинаковая (например, у гиен), размеры самок и самцов близки.

Примером животного, которое из-за угрозы внезапной смерти приспособилось жить короткую жизнь, является опоссум. Ученый Стивен Остад из Университета Алабамы во время пребывания в Южной Америке обратил внимание на то, что пойманные им опоссумы очень быстро старели. Если ему удавалось в течение пары месяцев заново отловить одного и того же зверька, разница в его физическом состоянии была колоссальной.

Остад сделал вывод, что причиной этого является тяжелая жизнь, которой живет опоссум. Тропические леса на картинках похожи на райские кущи, но для животных это кошмар, опасность за каждым деревцем. Так что опоссумам Южной Америки нужно успеть прожить целую жизнь, пока с ними что-нибудь не произойдет.

В то же время опоссумы живут и в тех местах, где опасностей намного меньше. Остад выяснил, что на маленьком острове Сапело недалеко от американского штата Джорджия обитают наиболее удачливые опоссумы. На этом острове нет хищников, так что наши скромные зверьки беззаботно валяются на земле и загорают. Открытие, сделанное Остадом, подтверждает теорию: опоссумы острова Сапело живут на четверть дольше опоссумов континентальной Джорджии.

Безопасная жизнь помогает виду увеличить продолжительность жизни, этим объясняется и наше особое положение в природе: люди живут дольше, чем можно было бы ожидать исходя из размеров тела. Мы занимаем верхнее положение в пищевой цепочке, и нужно быть абсолютным глупцом, чтобы напасть на группу вооруженных людей. Большинство диких зверей нас избегают, в том числе и потому, что животные, которые не боялись людей каменного века, выучили свой жестокий урок. По той же причине лишь немногие хищники рискуют нападать на слона или кита.

Существуют и другие мелкие животные, живущие долго. Некоторые из них значительно меньше нас. Многие разработали особые методы, чтобы избежать поедания, например научились летать. Умно, ведь так поймать их намного сложнее. Хищники в основном предпочитают нападать на грызунов, а не на птиц. Да вы ведь и сами наверняка пробовали убить муху и знаете, как сложно это сделать.

Именно поэтому птицы в среднем живут дольше млекопитающих такого же размера. И среди млекопитающих мы видим то же самое: летучие мыши довольно маленькие, а живут достаточно долго – примерно в три с половиной раза дольше других млекопитающих такого же размера.

Любимое животное исследователей старения

Есть на свете особое животное, с которым нам предстоит познакомиться. Суперзвезда профилактики старения.

Мы встретим его в Восточной Африке. Наблюдая за саванной, мы не сразу обнаружим нашего любимца. Он носится по многокилометровым узким туннелям, которые сам построил на глубине нескольких метров под землей.

Его имя – голый землекоп. Это очень интересное животное, хотя и страшное, как ужас, летящий на крыльях ночи. Представьте себе самую ужасную крысу из ваших кошмаров: светло-розовая морщинистая кожа, редкие торчащие волоски. Передние зубы, использующиеся для копания, торчат изо рта. Слабо функционирующие глаза представляют собой лишь крохотные точки.

Как я уже говорил, голый землекоп обитает в катакомбах Восточной Африки. Туннели, построенные колониями из 20–300 членов, используются для поиска ямса и других корнеплодов. Когда землекопы не ищут еду и не патрулируют окрестности в ожидании врагов, вся колония собирается в главном штабе. Здесь есть место для хранения пищи, гнёзда для сна, а также участки, где можно сходить в туалет или выбросить мусор.

В главном штабе колонии можно встретить особого голого землекопа – королеву! Колония голых землекопов функционирует совершенно иначе, чем обычная группа млекопитающих. Эти мелкие грызуны – одни из немногих эусоциальных млекопитающих: они ведут образ жизни, знакомый нам по поведению пчел и муравьев. Потомство дает только королева, остальная часть колонии – стерильные труженики и солдаты. За исключением парочки самцов, которых королева выбрала себе в фавориты.

Голые землекопы отличаются от остальных млекопитающих не только своим инопланетным внешним видом и образом жизни, присущим насекомым. Они еще и нарушают правило старения: хотя и мелкие, но живут долго. Взрослый голый землекоп весит около 35 граммов – не больше обычной мыши. Несмотря на это, продолжительность их жизни может достигать 30 лет. Для сравнения: обычная мышь живет не более 4 лет.

Голые землекопы не просто долго живут – у них практически не бывает раковых опухолей, они остаются активными всю жизнь, очень долго размножаются, у них здоровые суставы и сердце.

Для того чтобы осознать значение этих фактов, представьте себе: вы исследователь, который хочет выяснить, как прожить дольше. Где вам искать вдохновение? Разумеется, изучая животное, которое живет долго. Возможно, вы разузнаете какие-нибудь тайны этого животного.

Вы начинаете думать. Какое животное долго живет? Кит? Нет, пожалуй, они великоваты для лабораторных исследований. Слон? Та же проблема. Птицы в маленьких клетках? Сбегутся защитники животных (а о млекопитающих даже не стоит заикаться). А как насчет голого землекопа? Живет долго? Да. В лабораторных условиях содержаться может? Да Млекопитающее, как и человек? Да. Прекрасно!

Следующая проблема, с которой сталкивается ученый, – это найти образец для сравнения. В данном случае логично использовать родственный вид с короткой продолжительностью жизни. Нужно выяснить, какими различиями между этими видами объясняется такая продолжительность жизни. И здесь снова голый землекоп оказывается весьма кстати. Два самых изученных лабораторных животных – прямые родственники голого землекопа: мыши и крысы. При этом не просто родственники, а родственники с короткой продолжительностью жизни.

К счастью, нам даже не придется надевать халат. В лабораториях по всему миру полным ходом изучают тайны голого землекопа. Исследователи говорят, что практически невозможно отличить молодого землекопа от старого. Можно, конечно, возразить, что выглядеть молодо голому землекопу совсем нетрудно: он и так весь в морщинах и лысый. Но все же интересно: не только тесты показывают, что голые землекопы стареют медленно, – мы видим это своими глазами.

Другая суперсила голого землекопа состоит в способности противостоять онкологическим заболеваниям. Среди тысяч голых землекопов, исследованных учеными, рак был обнаружен только у шести особей. Для такого мелкого животного это совсем нехарактерно. Для сравнения: признаки онкологических заболеваний посмертно отмечаются у 70 % лабораторных мышей. В целом показатель заболеваемости раком у одного вида в пределах 20–50 % считается нормальным. Это касается и людей: в Дании смертность от рака превысила смертность от сердечно-сосудистых заболеваний.

По этой причине просто невероятно, что маленькому грызуну из Восточной Африки удалось приручить такое опасное заболевание. Даже когда ученые искусственно вживляют голым землекопам раковые клетки (как уже давно делают с мышами), ничего не происходит. Вместо того чтобы агрессивно расти, опухоль просто исчезает.