Читать книгу Жизнь без старости - Максим Скулачев - Страница 5

Скажем сразу: гены смерти человека как индивида пока еще не найдены. Но мы должны рассказать вам о важнейшем открытии 1970-х годов – обнаружении генов смерти человеческих (и не только) клеток. Это открытие стало переломным моментом в отношении к старению как программе: были получены прямые доказательства того, что смерть в принципе может быть запрограммирована в геноме живого существа.

Клетка живого организма

Вот из таких микроскопических клеток состоит наш организм

Из чего состоит наше тело

Все наше тело состоит из клеток. Они размножаются путем роста и деления пополам. Каждый из нас состоял когда-то всего из одной клетки – зиготы, получившейся в результате слияния яйцеклетки матери со сперматозоидом отца. С тех пор эта первая клетка много раз делилась, образовывала новые клетки, которые тоже делились, специализировались: одни становились нейронами, другие – клетками крови, третьи – мышечными клетками и так далее. Внутри нашего тела все эти мириады клеток живут, дышат, растут, общаются друг с другом, аккуратно и согласованно выполняют свои функции… и умирают.

Очень долго биологи не задумывались о том, как, собственно, умирают клетки. Наверное, в игнорировании этого вопроса было что-то психологическое, связанное с сакральностью смерти и страхом перед ней. У нормальных людей не принято слишком долго размышлять о неизбежном конце. Вот все и думали, что клетки живут себе, живут, а потом бац – и умирают. Правда, немного смущало то, что разные клетки живут разное время: некоторые – считанные дни, а другие – годы или вообще сохраняются на протяжении всей жизни человека.

Однако в конце концов внимание биологов привлекла и эта сторона жизни клеток. Оказалось, что в подавляющем большинстве случаев клетки умирают потому, что в них заложена смертоносная программа, запускающаяся в строго определенные моменты, при помощи строго определенных веществ и заканчивающаяся гибелью самой клетки. Это явлении впервые было описано в 1972 году в знаменитой работе Дж. Ф. Керра и соавторов и получило название апоптоз (в английской транскрипции «apoptosis»).

Любая клетка может совершить суицид

Работами многих авторов конца XX века было установлено, что апоптоз – чрезвычайно широко распространенное явление у всех типов многоклеточных. Апофеозом этих исследований стало обнаружение у червячка Caenorhabditis elegans специальных генов, кодирующих белки, необходимые для апоптоза. Упомянутый червячок – очень удобный объект для биологов, так как он прозрачен и состоит «всего» из около тысячи клеток. Судьбу каждой клетки удается проследить, наблюдая в световой микроскоп за развитием этого миниатюрного (около 1 мм в длину) существа. Так вот, оказалось, что на известных стадиях развития происходит не только увеличение количества размножающихся делением клеток, но и уменьшение этого количества вследствие апоптоза (в общей сложности в апоптоз уходит 60 клеток). Неудивительно, что гены апоптоза оказались среди генов индивидуального развития (онтогенеза) червяка. Так были открыты первые гены смерти, авторами этих работ были Х. Р. Хорвиц, Дж. Э. Салстон и С. Бреннер.

Откуда возникло название апоптоз

Слово «апоптоз» заимствовано у древнеримского ученого и врача Клавдия Галена. Он обратил внимание на то, что сломанная ветка уходит в зиму, не сбросив листья, которые жухнут, но не опадают. Так было доказано, что листопад – это активный процесс, а не пассивная гибель листьев от холода, как считалось до Галена.

Нобелевские лауреаты

Х. Р. Хорвиц, Дж. Э. Салстон и С. Бреннер в 2002 году были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине за открытие генов программируемой клеточной смерти.

Следует отметить, что реализация программы апоптоза требует затрат энергии. Если клетку лишить энергетических ресурсов, то она не умрет так быстро, как собиралась. До определенного этапа работу смертоносной программы можно остановить и спасти «несчастную клетку». С помощью методов современной генной инженерии удается сделать клетку, которая вообще не способна к апоптозу. Для этого приходится выключить у нее определенные гены, то есть «хакнуть» программу клеточной смерти.

Сама программа смерти клетки уже неплохо изучена, об особенностях этого биологического механизма написаны тысячи научных статей. Оказалось, что здесь мы имеем дело с элегантным и очень надежным каскадом химических реакций, приводящих к тому, что клетка аккуратно разбирает себя на части, используемые далее ее соседями в качестве строительного материала.

Что может быть вреднее для живой клетки, чем смерть? И тем не менее эволюция создала целую систему белков, активация которых ведет к ее гибели. Так может быть и смерть от старости запрограммирована? На этот вопрос геронтологи-пессимисты отвечают однозначно: одно дело клетки многоклеточного организма и совсем другое – сам организм. Если в процессе онтогенеза какие-то клетки оказались, как у того червяка, лишними, их надо убрать, для чего и придумала эволюция апоптозный механизм, когда ненужная клетка сама себя уничтожает.

Зачем же нужен апоптоз?

Апоптоз играет важную роль не только в процессе развития организма. Удивительно, но практически все наши клетки – ужасные меланхолики, постоянно готовые самоубиться. Чтобы продолжать жить, они должны непрерывно получать извне сигнал: «Живи дальше!». В любой ткани есть особые внеклеточные белки, специфичные именно для этой ткани и отсутствующие в других. Белки эти получили название ростовых факторов. Есть факторы роста мышц, печени, почек и т. д. В отсутствие этих факторов клетке нельзя культивировать вне организма: они быстро самоуничтожаются с помощью апоптоза. Успешно культивировать клетки животных научились тогда, когда стали добавлять соответствующий фактор роста в среду для выращивания клеток. В нашем теле апоптоз оказывается для органа гарантом того, что в нем не поселятся клетки из другого органа. Попав в почку, клетка печени не найдет в ней фактора роста печеночных клеток и покончит с собой, поскольку почечный фактор роста не заменит печеночного фактора. Здесь некому будет послать клетке печени сигнал «Живи дальше!».

В геноме любой клетки многоклеточного организма закодирован механизм ее самоликвидации. Эта программа включается в ситуациях, когда клетка становится ненужной или даже вредной для организма. В частности, если клетка поражена вирусом, такое самоуничтожение помогает предотвратить его размножение и распространение. Программа клеточной самоликвидации совершенно необходима для здоровой жизни, а также для предотвращения «бунта» отдельных клеток, которые вместо честного выполнения своей работы на благо организма «сходят с ума» из-за повреждений в ДНК и начинают бесконтрольно разрастаться и делиться. Если это не предотвратить в самом начале, итогом такого клеточного бунта может стать известное всем страшное заболевание – рак.