Читать книгу Кодекс долголетия. Что заставляет нас стареть, зачем это нужно и как «обмануть» эволюцию: пошаговое руководство - Крис Вербург - Страница 7

Причина старения состоит в том, что наши предки в доисторические времена обычно умирали задолго до того, как постареть. Это становится особенно очевидно на примере. Давайте посмотрим на мышь. Как мы видели, в оптимальных обстоятельствах, например, в неволе, мышь в среднем живет два года. Представьте, что мышь родилась с мутацией, которая позволяет ей дожить до двадцати лет. Мутации – это спонтанные изменения генетического материала (ДНК) мыши, которые заставляют организм работать иначе, приобретая тем самым новые характеристики. Поскольку изменения случайны, большинство мутаций несет в себе негативные последствия. Тем не менее мутация может оказаться и полезной. Мутации возникают спонтанно и являются наследуемыми характеристиками (подробнее смотрите глоссарий в конце книги). Предположим, что благодаря этой новой мутации наша удачливая мышь может прожить двадцать лет вместо двух. Однако в природе эта мутация не принесет ей никакой выгоды, потому что мышь умрет в зубах хищника или от голода и холода задолго до того, как доживет до этого возраста. Более 90 процентов диких мышей не доживают и до одного года. Собственно, большинство животных умирают именно в расцвете сил. Только если держать животных в неволе, или если им очень повезет, они доживают до старости.

Большинство мышей в природе погибают еще до того, как достигнут своей естественной максимальной продолжительности жизни в два года. Они умирают из-за внешних причин, например, болезней, голода или хищников, а не из-за внутренних причин, например, от старости. Поскольку они так легко умирают из-за внешних причин, жить дольше двух лет, не говоря уж о двадцати, для них просто бесполезно. Вот почему природа сделала так, что мыши в среднем живут не дольше двух лет. Мы добрались до важного принципа: средняя продолжительность жизни биологического вида, или скорость его старения, определяется средним временем выживания этого вида в дикой природе. Если животное, например, мышь, часто умирает из-за внешних причин, оно будет стареть быстрее и иметь меньшую продолжительность жизни. Если же животное может прожить на воле дольше, то будет стареть медленнее и жить дольше – посмотрите хотя бы на черепах. Это объясняет, почему летучие мыши живут до 30 лет. В отличие от мышей, летучие мыши умеют летать и поэтому куда лучше избегают опасностей. В отличие от мышей, летучие мыши живут не на земле, что уменьшает опасность попасться в зубы кошке или в мышеловку. Кроме того, благодаря крыльям летучие мыши могут летать на далекие расстояния в поисках еды. Все прошлые мутации, которые позволили летучей мыши жить дольше, были полезными, потому что летучие мыши намного лучше обычных мышей умеют искать пищу, избегать опасностей и выживать.

Конечно, вы можете спросить, в самом ли деле мутация, которая позволит мыши жить двадцать лет, совершенно бесполезна: давайте предположим, что мыши повезло, и она все двадцать лет успешно избегала кошек, сов, болезней и несчастных случаев. В этом случае мышь могла намного дольше и плодотворнее размножаться, передавая мутацию потомству и позволяя всем детенышам жить дольше.

Это было бы в самом деле верно, если бы мутация несла в себе только положительные стороны, без отрицательных. Но в природе всегда приходится чем-то жертвовать. Мутация, которая дает мыши более долгую жизнь, одновременно увеличивает энергозатраты. Скорее всего, мыши приходится тратить больше сил на поддержку организма, чтобы он старел медленнее. Но зачем мыши это делать, если с вероятностью 90 процентов она погибнет в первый год жизни? Эту энергию лучше потратить на то, чтобы найти партнера и как можно быстрее размножиться, а не на поддержку процессов в организме, которые дают мало отличный от нуля шанс прожить двадцать лет.

То, что верно для мышей, верно и для людей. Наша продолжительность жизни тоже определяется тем, сколько времени наши предки могли справляться с опасностями и выживать в дикой природе. В доисторическое время люди часто умирали в возрасте около 30 лет – от болезней, голода, несчастных случаев или нападения врагов. Мутация, которая позволила бы им стареть медленнее и жить дольше (допустим, до 200 лет), была бесполезна, потому что еще лет в тридцать их бы сожрал саблезубый тигр, ну, или они умерли бы от заражения крови после абсцесса в зубе. Это объясняет, почему мы выглядим здоровыми и сильными вплоть до 30 лет, а потом начинают проявляться первые очевидные признаки старения: первые седые волосы, морщины под глазами, ухудшение функционирования почек, уменьшение мышечной силы. Природа до сих пор считает, что к этому времени нас уже кто-нибудь должен убить или съесть. Впрочем, человеческое тело сильно, так что оно может продержаться еще лет пятьдесят до того, как процесс старения приведет его к смерти. Сравните организм с хорошими часами, которые перестают обслуживаться мастером: они окончательно перестают работать лишь через много лет.

Старость можно считать своеобразным пренебрежением со стороны Матушки-Природы. Поскольку в древности люди обычно умирали до 30 лет из-за внешних причин – болезней, голода и несчастных случаев, – у природы не было никаких причин позволять людям жить сотни лет. Или быть бессмертными. Мы сегодня стареем потому, что в доисторическое время долго поддерживать молодость было пустой тратой сил.

Этот ответ на вопрос «почему мы стареем» также объясняет большой разброс продолжительности жизни у разных видов животных. Самый лучший пример – черепахи: они живут до 150 лет и даже больше. По официальным источникам, Адвайте, черепахе, которая умерла в 2006 году в зоопарке в Индии, было 150 лет, но есть определенные указания на то, что ей было не менее двухсот пятидесяти. Некоторые источники утверждают, что Адвайта – это одна из трех черепах, которых подарили примерно в 1750 году британскому генералу Роберту Клайву, завоевавшему большие территории Индии во имя британской короны. Еще одна широко известная черепаха – Ту́и Малила, которая официально считается самой старой. Она родилась, как считается, в 1777 году и умерла в 1965-м в почтенном возрасте 188 лет.

Трудно определить, до какого возраста на самом деле могут дожить черепахи, потому что они живут намного дольше, чем люди, которые за ними следят, и информация часто теряется в глубинах времени. Тем не менее возраст 250 лет не кажется преувеличенным, потому что гигантские сейшельские черепахи, к которым принадлежала Адвайта, достигают половой зрелости лишь после тридцати лет. Один из принципов, позволяющих биологам примерно оценить продолжительность жизни животного, довольно прост: умножить возраст полового созревания на шесть. Люди в среднем достигают половой зрелости в тринадцать лет и живут до 78 (13 × 6). Если умножить на шесть возраст полового созревания гигантских черепах, то получим число в районе 200. Это весьма респектабельный возраст, но, скорее всего, они могут жить дольше. Некоторые ученые даже считают, что некоторые виды черепах вообще не стареют или стареют очень мало, потому что их плодовитость и показатель смертности (риск умереть) остаются постоянными. Они называют это «пренебрежимым старением» (1). Обычно показатель смертности организма растет с каждым годом. Это одно из определений старения: чем старше вы становитесь, тем слабее становится организм и тем больше вы рискуете умереть. Так что животные, для которых показатель смертности остается постоянным год за годом и десятилетие за десятилетием, как нам кажется, не стареют или стареют «пренебрежимо». Некоторые черепахи, например, черепаха Бландинга, и вовсе стареет «назад»: со временем она становится все моложе и моложе. Год за годом показатель смертности этих черепах уменьшается, а плодовитость возрастает. Биологи называют это «отрицательным старением». Сейчас известно совсем немного видов с пренебрежимым или отрицательным старением – в том числе некоторые виды черепах, омаров и рыб, например, алеутский морской окунь, который живет более 200 лет.

Адвайта умерла не от старости, а от инфекции. Если бы черепаха не заболела, то, вполне возможно, еще много десятилетий могла бы разгуливать по зоопарку. Почему же черепахи живут так долго? Одна из важных причин – панцирь: он очень хорошо защищает от хищников. В далеком прошлом мутация, которая подарила им долгожительство, оказалась полезной: панцирь позволял черепахам выжить. Соответственно, и сейчас в природе многие «бронированные» животные, например, черепахи или ракообразные, стареют медленнее и живут дольше. Впрочем, самое старое известное животное – это двустворчатый моллюск Мин, возможно, самое знаменитое старое животное на планете. Мину, которого выловили на берегу Исландии, оказалось 507 лет. Ученые определили его возраст радиоуглеродным методом[3], который используется для органической материи, а также с помощью подсчета годичных колец на его раковине. Мин родился в 1499 году, во времена китайской династии Мин – отсюда имя. В течение пяти долгих веков этот моллюск спокойно прятался в раковине, которая отлично защищала его от капризов и опасностей природы. Долго живут и другие двустворчатые моллюски, например, пресноводная жемчужница, которая доживает до 210 лет (2).

Есть и млекопитающее, которое имеет важное сходство с черепахами в том смысле, что тоже очень эффективно умеет защищаться от хищников, – правда, не с помощью щита, а с помощью иголок. Это дикобраз. То, что дикобраза нельзя погладить, сыграло важную роль для его продолжительности жизни. Дикобразы доживают до двадцати лет, что очень много для грызуна, живущего на земле. Увидев иглы, большинство хищников принимают мудрое решение отпустить дикобраза восвояси. В Интернете вы легко можете найти видео, где дикобраз встречается со стаей львов; для любого другого грызуна (да и человека) это была бы верная смерть. Львы пробуют разные способы перевернуть дикобраза на спину, но никак не могут справиться с иглами, которые он выставляет, едва те приближаются к нему. В конце концов, львы уходят несолоно хлебавши, а дикобраз спокойно идет дальше по своим делам.

Еще один хороший способ защиты, кроме панцирей и игл, – размер. Нападать на крупных животных хищникам намного труднее и опаснее. Вот почему крупные животные вроде слонов или жирафов часто живут дольше, чем мелкие. Африканские слоны доживают до 55 лет, а некоторые индийские слоны – до 80. Киты, самые крупные в мире млекопитающие, тоже живут очень долго. Ученые подозревают, что гренландский кит может дожить до 200 лет. В 2007 году у гренландского кита в шее нашли гарпун производства американской компании в Нью-Бедфорде, закрывшейся еще в 1880 году. Это говорит о том, что кит проплавал с гарпуном не менее 127 лет.

Несмотря на то, что киты намного больше людей, они болеют раком в разы реже. Это «парадокс Пето».

Киты интересны еще и тем, что у них редко бывает рак, что необычно, учитывая их огромные размеры. Вы наверняка думали, что чем больше животное, тем выше риск рака. Крупные животные состоят из намного большего числа клеток, чем мелкие, а чем больше у вас клеток, тем выше риск рака. Клетки делятся, и в процессе может появиться мутация (изъян), из-за которой ДНК скопируется неточно. Это может вызвать рак, если мутация даст клетке новые свойства, например, неконтролируемый рост. У синего кита в тысячи раз больше клеток, чем у человека, потому что он вырастает до 30 метров и может весить 200 тонн. Соответственно, в теории у синего кита риск рака в тысячи раз выше, чем у человека, потому что даже одной мутировавшей клетки достаточно для развития рака. Однако этого не происходит. Ученые называют это «парадоксом Пето» в честь исследователя, который первым о нем сообщил. Киты защищают себя от рака намного лучше, чем люди. Это лишь один из многих примеров того, что природа вполне может предотвращать многие так называемые неизбежные болезни. Сейчас ученые изучают ДНК китов, чтобы узнать, почему они так хорошо защищены от рака.

Еще один хороший способ защиты, не считая панцирей, игл и размеров, – способность к полету. Летающие животные лучше избегают опасности и, соответственно, стареют медленнее. Крылья позволяют быстро скрыться, преодолевать большие дистанции и лучше находить пищу. Голуби могут доживать до 35 лет, что достаточно много для таких маленьких птиц. Самой старой известной чайке 49 лет; поскольку возраст чаек отслеживать довольно трудно, они, вполне вероятно, могут жить намного дольше. Попугаи доживают до 80 лет, и есть хорошо подтвержденные свидетельства о попугаях, проживших дольше ста лет. То, что некоторые виды птиц могут жить так долго, заслуживает серьезного внимания, учитывая, что обмен веществ у птиц в пять раз быстрее, чем у людей, а температура тела – на семь или более градусов выше. Если бы старение вызывалось только износом организма или скоростью обмена веществ, попугаи старели бы в несколько раз быстрее людей.

Напротив, птицы, которые вообще не могут летать или летают не очень хорошо и живут на земле, например, куры, фазаны и индейки, стареют намного быстрее. Курица обычно живет не дольше семи лет. Для птицы, не умеющей летать, нет смысла жить до ста лет, если ее с большой вероятностью через несколько лет съест хищник.

Крылья оказались настолько полезным изобретением, что природа заново изобрела их несколько раз: для птиц, насекомых (от изящных стрекоз до толстых шмелей), рыб (летучие рыбы) и млекопитающих (летучие мыши). Летучие мыши особенно интересны, потому что доживают до весьма почтенного возраста. Самой старой из найденных летучих мышей было не менее 41 года. Но, поскольку ее нашли совершенно случайно, не исключено, что где-то прячутся намного более старые летучие мыши. Летучие мыши обладают не только крыльями, но и эхолокацией, позволяющей им ориентироваться в темноте. Большинство птиц этого не умеют, так что летучие мыши получают еще один козырь. Это объясняет, почему именно у летучих мышей самое лучшее отношение размеров к продолжительности жизни среди всех млекопитающих. Еще это объясняет и многочисленность разных видов летучих мышей: не менее 1200 – почти четверть от всех 5400 видов млекопитающих.

Летучие мыши – одна из самых замечательных историй успеха среди млекопитающих. Но даже способность летать хоть немного все равно влияет на скорость старения животного. Белки-летяги – грызуны с большой кожаной перепонкой между лапами и туловищем, которая помогает им планировать с одного дерева на другое. Обычная белка живет семь лет, а белка-летяга – как минимум семнадцать.

Кроме полета, еще одна хорошая стратегия выживания – способность прятаться; она тоже делает мутацию, позволяющую жить долго, полезной. Как мы уже видели, маленькие грызуны, живущие на поверхности земли, например, мыши и крысы, живут до смешного мало – не дольше трех-пяти лет. Но вот с подземными животными все иначе. Возьмите, например, голых землекопов, маленьких грызунов, живущих в норах, которые отлично защищают их от хищников. Голые землекопы хорошо приспособились к подземной жизни: вместо шерсти у них голая, морщинистая розовая кожа, они полуслепые, а еще у них большие выступающие резцы и мощные когти для копания; в общем и целом, они напоминают бесшерстный гибрид крота и крысы. Еще они довольно слабо чувствуют боль, что помогает им жить и рыть норы без защиты шерсти. Голые землекопы живут в Восточной Африке крупными колониями. Царица, главная самка, спаривается с несколькими избранными самцами и дает потомство.

Голые землекопы живут очень долго: в отличие от других грызунов сравнимого размера, они живут не три, а целых тридцать лет. Это в десять раз больше среднего грызуна. Более того, они не болеют раком – до сих пор не было обнаружено ни одного голого землекопа с раковыми опухолями[4]. Их долгая продолжительность жизни и устойчивость к раку вызвали любопытство ученых, которые много лет работали над расшифровкой ДНК голого землекопа. Эта работа уже окончена, и сейчас ученые пытаются на основе полученных данных понять, почему эти животные стареют медленнее и так устойчивы к раку. Эти открытия мы рассмотрим позже.

Голые землекопы выглядят уродливо, но очень долго живут.

Голые землекопы – не единственные животные, которые прячутся, чтобы прожить подольше. Другие животные прячутся не под землей, а под кожей. Это паразиты. Некоторые паразиты, от одноклеточных до двухметровых ленточных червей, могут жить в тысячи раз дольше, чем их собратья из дикой природы. Они сумели так развиться, потому что могут безопасно скрываться в кишечнике, мышцах или легких своих теплых, уютных хозяев.

Кроме панцирей, игл, крупного размера, крыльев и способности прятаться, есть и другие свойства, позволяющие живым существам дольше прожить в природе: интеллект и общительность. Этим существам мутации, которые обеспечивают долгую жизнь, тоже оказываются полезными. Именно поэтому люди живут значительно дольше многих других млекопитающих. Жанна Кальман, дожившая до 122 лет, – самый старый человек, возраст которого был документально подтвержден. Госпожа Кальман родилась в феврале 1875 года, а умерла в 1997-м. Она увидела свет в том же году, что и опера Жоржа Бизе «Кармен», и за год до того, как Александр Белл изобрел телефон. Она рассказывала, что в тринадцать лет однажды продала краску Винсенту ван Гогу, который зашел в магазин ее отца в 1888 году. В 90 лет она подписала контракт с 47-летним юристом, который, наверное, подумал, что это лучшая сделка в его жизни: он должен был ежемесячно платить ей небольшую сумму денег при условии, что после ее смерти получит в собственность ее квартиру. Но госпожа Кальман жила себе и жила, и после того, как юрист умер от рака в возрасте 77 лет, его вдове пришлось продолжать выплаты. В конечном итоге Жанна Кальман получила сумму, чуть ли не вдвое превышавшую цену ее квартиры. Конечно, эта женщина – исключение: средняя продолжительность жизни людей составляет 80 лет, что все равно много в сравнении с другими млекопитающими сравнимого размера.

Наконец, лучший способ избегать хищников – это даже не иметь крылья, щит, огромное тело или большой мозг, а просто жить там, где нет хищников. Именно этого удалось добиться некоторым опоссумам. Опоссумы – это маленькие сумчатые, которые живут на земле и, соответственно, часто становятся обедом для множества хищников. Но около четырех тысяч лет назад небольшая группа опоссумов уплыла с континента (сейчас там находится штат Джорджия) на остров Сапело, где не водятся хищники. Любая мутация, которая позволяла опоссумам жить дольше (и передавать способность долго жить и потомству), была полезной. Хищники их съесть не могли, так что буквально за 4000 лет максимальная продолжительность жизни опоссумов на острове увеличилась на 45 процентов. Соответственно, эти опоссумы жили в среднем на 45 процентов дольше, чем их родственники, оставшиеся на большой земле. Этот и другие «природные эксперименты» показывают, что природа может быстро повысить продолжительность жизни животных, если обстоятельства это позволяют.

LQ разных видов животных. LQ 1 означает, что животное живет ровно столько, сколько можно было бы предположить по размеру его тела. Люди, голые землекопы и летучие мыши живут в несколько раз больше, чем можно было бы предположить, смотря только на их размеры.

Мы видели, что у разных видов может быть очень разная продолжительность жизни. Поскольку биологам нравится классификация во всех ее видах, они составили таблицу разброса продолжительности жизни и разработали показатель под названием коэффициент долголетия (longevity quotient, LQ). LQ – это мера продолжительности жизни животного по отношению к его размеру. Размер – это важный фактор, потому что, как мы уже видели, крупные животные, в общем и целом, живут дольше мелких: сравните хотя бы слона и мышь.

Чем больше LQ, тем дольше живет животное. LQ 2 означает, что животное живет вдвое дольше, чем можно было бы предположить по его размеру. LQ слона равен 1. Да, в самом деле, вполне можно ожидать, что такое большое животное может в среднем прожить около 60 лет. LQ белобрюхого опоссума составляет 0,3. Это маленький наземный грызун, который не слишком умен и легко попадается в когти любому хищнику. У кур, мышей и крыс тоже маленький LQ. Напротив, у летучих мышей, голых землекопов и людей LQ большой – благодаря соответственно крыльям, рытью нор и уму. LQ людей равен 4,2: это значит, что мы живем более чем в четыре раза дольше, чем можно было бы предположить по нашему размеру. Животное с самым высоким LQ – это ночница Брандта, у которой он равен 9. Теперь мы знаем, почему: крылья и эхолокация помогли этой летучей мыши эволюционировать так, что она стала очень медленно стареть.