Читать книгу Бессмертные. Почему гидры и медузы живут вечно, и как людям перенять их секрет - Эндрю Стил - Страница 4

Дарвин посетил Галапагосские острова в 1835 году, но сфера его деятельности была гораздо шире, чем коллекционирование черепах. Во время пребывания на островах он делал скрупулезные заметки о местной флоре и фауне, как и во время многих других остановок в течение почти пяти лет, что ученый путешествовал на «Бигле»[10]. Эти наблюдения составили часть огромной работы, которая легла в основу одного из величайших открытий в истории научной мысли – теории эволюции путем естественного отбора.

Дарвин опубликовал эту новаторскую идею в книге «Происхождении видов» через два десятилетия после своего пребывания на Галапагосских островах. Его великое прозрение, которое независимо пришло и к современнику ученого Альфреду Расселу Уоллесу, состояло в том, что животные, растения и все формы жизни приспосабливаются к окружающей среде путем «видоизменения потомства». Детеныши животных будут совершенно случайным образом отличаться от своих родителей. Большинство этих различий будут отрицательными или нейтральными, но те немногие особи, у которых есть благоприятные различия, будут иметь больший успех в выживании, размножении и, таким образом, передаче этих качеств своему более многочисленному потомству. Эти потомки сами будут отличаться небольшими, случайными изменениями, некоторые немного лучше, а другие немного хуже, и так далее. Постепенно, в течение последующих поколений, наиболее приспособленные будут побеждать своих сверстников – это так называемое выживание наиболее приспособленных.

Знаменитая иллюстрация этого – «вьюрки Дарвина», множество видов вьюрков, найденных на Галапагосских островах, у которых наблюдается огромное разнообразие форм клювов. Дарвин заметил, что, несмотря на их разнообразие, все они несут на себе «несомненный отпечаток американского континента» – ближайшей к островам большой суши. То, что, несмотря на общие черты, виды живут в разных местах, предполагает, что они, возможно, произошли от общего предка, но развили новые адаптационные способности для иной среды обитания. Благодаря тщательной работе с вьюрками спустя столетие после визита Дарвина наконец удалось найти причину их таких сильных различий – питание. На каждом острове были разные источники пищи – большой клюв мог дать его владельцу силу хрустеть семенами, в то время как заостренный позволял ловить насекомых, прячущихся между листьями. Начиная с общих предков с одним размером клюва, но с некоторыми вариациями между особями, вьюрки с немного большим или меньшим клювом могли лучше использовать «местную кухню» и передавать свои гены. В течение последующих поколений птицы с клювом, близким к оптимальной форме и размеру, чтобы есть любую пищу, доступную на их острове, стали процветать, что в итоге привело к невероятному разнообразию, которое мы видим сегодня.

Более чем через столетие после того, как дарвиновский труд потряс науку, эволюционный биолог Феодосий Добржанский опубликовал эссе под названием «Ничто в биологии не имеет смысла, кроме как в свете эволюции». Это название содержательно заключает в себе универсальность теории Дарвина. Если ученый где-то откроет какой-то факт в биологии, но тот не согласуется с эволюцией, ему придется переосмыслить его. Альтернативой было бы переработать всю современную научную мысль, чтобы отодвинуть на второй план самый фундаментальный закон биологии. Существует так много доказательств, теоретических и практических, и так много принципов современной биологии, которые имеют смысл в свете эволюции, что потребовалось бы действительно необычное доказательство, чтобы опровергнуть эту теорию.

Как мы уже поняли, старение – это явление, которое преследует людей с самого зарождения нашего вида. Мы также видим старение у домашних животных: собаки с артритом, уже не столь активные, чтобы гоняться за палкой; полуглухие кошки с глазами, затуманенными катарактой. Гораздо быстрее, чем мы, стареют наши компаньоны-питомцы, как и сельскохозяйственные животные. И, поскольку изучение различных существ, растений и в конечном счете микроскопических организмов начало распространяться на все царства жизни, мы обнаружили, что старение происходит почти везде. От млекопитающих, таких как мы, до насекомых, растений и даже одноклеточных организмов, таких как дрожжи, старение кажется почти универсальным процессом дегенерации. И в этом нет ничего удивительного – за пределами царства биологических форм жизни со временем машины изнашиваются и ломаются, здания рушатся и падают. Почему живые существа должны быть другими?

Вопрос в том, как мы можем соотнести старение с эволюцией? Если эволюция направлена на выживание наиболее приспособленных, то что же такое оптимизация приспособленности в процессе прогрессирующей дегенерации? Другой важный вопрос заключается в том, почему мы видим такое разнообразие, когда речь заходит о старении. Самое короткоживущее взрослое насекомое – это тип поденки, самки которой появляются, спариваются, откладывают яйца и умирают менее чем за пять минут. Самым долгоживущим позвоночным (животные с позвоночником, как мы) является гренландская полярная акула, самой старой известной самке которой, по оценкам, 400 лет. Почему мышь живет месяцами, шимпанзе – десятилетиями, а некоторые киты – сотнями лет? Если старение – это процесс изнашивания, то почему у животных он проходит в столь различных временных масштабах?

Словосочетание «эволюция старения» звучит как парадокс. К счастью, однако, мы можем понять старение в свете эволюции, а не вопреки ей. Такое понимание – это не просто упражнение в эволюционной теории хотя этот аспект концептуально увлекателен, или примирение двух огромных и, по-видимому, противоречивых законов биологии (хотя это, очевидно, важно). Оно дает нам понимание того, что такое старение, а что им не является, и как, следовательно, мы могли бы относиться к нему.

Мы должны начать с определения того, что мы подразумеваем под старением. Начнем не с биологического определения старения, а со статистического: старение – это возрастающий со временем риск смерти. Можно сказать, что животное, растение или другая форма жизни, риск смерти которой увеличивается с возрастом, стареет. Существо, риск смерти остается постоянным, как галапагосская черепаха, – нет. Мы уже видели, что риск смерти людей удваивается каждые восемь лет – это определяет наш темп старения с точки зрения статистики. Мы можем использовать это определение, чтобы понять старение на эволюционном уровне, и все – от морщин до риска развития сердечно-сосудистых заболеваний – будет происходить из него.

Начиная с самого базового уровня, люди иногда ссылаются не на биологию, а на физику, чтобы объяснить старение. «Это просто второй закон термодинамики, – такова аргументация, – по которому энтропия[11] имеет тенденцию увеличиваться». Другими словами, вещи становятся менее упорядоченными и со временем распадаются. Все хорошее должно прийти к жестокому высокоэнтропийному концу, будь то паровые машины, вселенные или животные. Этот аргумент ошибочен, потому что в нем опущена ключевая фраза: второй закон применим только в замкнутой системе. Если вы изолированы от своего окружения, то ничего не можете сделать, кроме как отложить неизбежный упадок. Но если вы не изолированы, то можете брать энергию из своего окружения и использовать ее для питания источника чистой энергии. Это может показаться эзотерическим, но на самом деле все довольно просто. Поскольку животные могут получать энергию, питаясь, а растения могут превращать солнечный свет в пищу, они свободно используют эту энергию для всех видов биологических и биохимических процессов, которые перерабатывают, удаляют или заменяют критические компоненты, которые портятся. Таким образом, жизнь не имеет термодинамических обязательств перед возрастом.

Свободные от чрезмерно упрощенной термодинамики, животные развили невероятные способности к самовосстановлению. Некоторые, как саламандры, могут потерять конечность и просто заново отрастить ее. Это довольно похоже на фокус, но есть столь же впечатляющие, хотя и менее визуально поразительные события, постоянно происходящие в микроскопическом масштабе внутри каждого живого существа, включая вас. По мере того как клетки, клеточные компоненты или молекулы, из которых они состоят, повреждаются или разваливаются, наши тела расчищают обломки и производят новые, первичные замены. Мириады молекулярных машин постоянно поддерживают сложные структуры, избавляя клетки от мусора и сохраняя целостность. У человека эти процессы продолжаются десятилетиями, не прерываясь. Снабженные энергией, они не должны со временем терять эффективность. Почему эволюция не продолжает наращивать эффективность самовосстановления до тех пор, пока оно не станет бесконечно безупречным?

Вероятно, именно Альфред Рассел Уоллес создал первую эволюционную теорию старения. В заметках, написанных между 1865 и 1870 годами, он предположил, что пожилые животные «как потребители пищи… в среде, где количество пищи ограничено и слишком много старых животных, потребляющих ресурсы, затруднили бы выживание их потомков». «Естественный отбор, – заключил Уоллес, – таким образом, отсеивает их». Животные с биологическим сроком годности были более приспособленными, потому что давали своим детям пространство для процветания и собственного потомства. Независимо от него биолог по имени Август Вейсман выдвинул похожую теорию, предположив, что продолжительность жизни ограничена «потребностями вида».

Эта теория – как и любая другая, ставящая благо рода выше процветания индивида, – имеет роковой недостаток. Это аргумент, основанный на том, что мы сейчас называем групповым отбором, когда животное действует в лучших интересах группы – обычно всего своего вида, – а не руководствуется собственными эгоистическими мотивами. Подобное проблематично, потому что групповой отбор требует непростого перемирия. До тех пор, пока каждое животное разделяет склонность к старению на благо вида, все выигрывают, но как только человек рождается с генами немного более долгой жизни, хрупкое равновесие нарушается. «Эгоистичное» животное превзошло бы альтруистов: в то время как все они умирают, освобождая ресурсы для других, оно потребляло бы их, что позволяло бы ему жить немного дольше – возможно, достаточно долго, чтобы завести дополнительного потомка, прежде чем умереть самому. Этот дополнительный потомок делает ген более долгой жизни немного более распространенным в популяции, и в конечном счете животные с этим эгоистичным геном долголетия станут доминировать. Повторяйте это из поколения в поколение со все более эгоистичными вариантами, которые живут дольше и превосходят друг друга все сильнее с течением времени, и старение перестанет быть эволюционным преимуществом. В действительности оно активно отбраковывается, даже если более длительная жизнь отдельных животных вредна для популяции в целом.