Старение. Почему эволюция убивает? - Петр Владимирович Лидский

жизни голого землекопа в лабораторных условиях превышает сорок лет, что является беспрецедентным, учитывая их крошечный размер. Эта цифра, скорее всего, тоже не предел: просто первые лабораторные колонии голых землекопов были созданы около сорока лет назад; кроме того, мы не можем создать для землекопов идеальные условия, исключающие воздействие всех внешних факторов, способных привести к их гибели. Если соотнести этот возраст с размерами тела и пересчитать потенциальную продолжительность жизни человека, который старел бы со скоростью голого землекопа, то мы получим невероятные 400–500 лет. Таким образом, наша продолжительность жизни, по-видимому, не является теоретически возможным пределом.

Итак, мы обнаружили, что физические законы не противоречат биологическому бессмертию. Более того, некоторым видам удалось значительно снизить темпы старения. Если эволюция способна отменить или радикально замедлить старение, то и мы можем сделать то же самое с помощью биотехнологий. Если биологическое бессмертие теоретически достижимо, то правомерен и вопрос о том, как именно его можно достигнуть. Поэтому мы возвращаемся к обсуждению научной парадигмы старения и способам ее построения.

4 Может возникнуть иллюзия, связанная со словом «однородность». Кажется, что однородность как раз говорит о низком хаосе. Но на самом деле однородность означает лишь то, что молекулы разных веществ максимально перемешаны, не упорядочены и, следовательно, находятся в состоянии большего хаоса.

5 Флуктуация (от лат. fluctuatio — колебание) — случайное отклонение наблюдаемых физических величин от их средних значений.

6 Например, первый в мире паровой автомобиль, телега Кюньо, построенный в 1769 году, до сих пор хранится в парижском Музее искусств и ремесел и в теории может ездить, хотя его не заводят из соображений сохранности. В сравнении живых организмов и машин есть еще одна тонкость. В отношении рукотворных объектов действует так называемый парадокс корабля Тесея: если заменить все без исключения доски, из которых состоит корабль, то остается ли он тем же самым кораблем или же это будет новое судно? Однако для биологии этот парадокс не актуален: идентичность живого организма определяется последовательностью его ДНК, а не отсутствием сменяемости деталей (клеток), поэтому регенерирующий организм будет, безусловно, тем же самым организмом.

Глава 4

Как строятся парадигмы?

Эта глава далась мне с самым большим трудом по сравнению со всеми остальными. Здесь мы попытаемся описать свойства желаемой парадигмы, не имея четкого представления о том, откуда она должна прийти и как выглядеть. Злой царь из детской сказки, стремясь уничтожить главного героя, дает ему задания возрастающей сложности. После того как все окрестные чудовища побеждены, а принцессы и драгоценности из соседних королевств добыты, царь предлагает выполнить самое трудное задание: «Пойди туда — не знаю куда, принеси то — не знаю что».

Поиск парадигмы старения напоминает эту задачу — старение встречается практически повсеместно. Тонкость в том, что в науке мы обычно сравниваем контрольный образец с опытным. Несложно, скажем, сравнить больного диабетом со здоровым человеком. Однако поскольку все люди и почти все животные подвержены старению, довольно сложно найти лишенный старения организм для сравнения. Поэтому то, что встречается повсюду, может оказаться столь же неуловимым, как и то, что встречается очень редко. На протяжении столетий врачи знали, что моча больных диабетом содержит повышенное количество сахара. Это дало нам прямой намек на связь диабета с метаболизмом сахара, предоставив нам основополагающую парадигму. Но как быть со старением? Откуда могут взяться подсказки? Неясно, с чего мы должны начать и что мы ожидаем найти.

Для начала давайте оглянемся на существующие научные парадигмы и попытаемся найти желаемые свойства искомой теории старения, а также черты, потенциально указывающие на ее слабые стороны. При этом надо иметь в виду, что все парадигмы уникальны и мы не рассчитываем найти точный перечень атрибутов. Тем не менее попытаемся сделать полезные наблюдения, которые пригодятся нам в дальнейших поисках.

Простота

Успешные парадигмы часто удивительно просты и могут быть сформулированы одним предложением. Вот, например, ключевые положения четырех величайших научных парадигм:

• формула E=mc 2 определяет отношение между энергией и материей во Вселенной;

• утверждение Omnis cellula e cellula(«Каждая клетка происходит от клетки»), сказанное основоположником клеточной теории Рудольфом Вирховом, дало начало клеточной биологии;

• выживание сильнейших и генетическая наследственность являются двумя ключевыми принципами дарвинизма;

• передача генетической информации от ДНК к РНК и белку является центральной догмой молекулярной биологии 7.

Напротив, неверные теории часто очень сложны и внутренне противоречивы. Рассмотрим, например, теорию флогистона — устаревшую концепцию, доминировавшую в химии XVIII века. Некоторые ученые считают эту модель одной из самых вредных идей в истории науки, поскольку время ее расцвета совпало с многолетним застоем в развитии химии 8. Теория флогистона предполагала существование огнеподобного элемента, который содержится в горючих телах и поглощается воздухом во время горения. Она хорошо объясняла, почему древесина, сгорая, становится легче, но не могла объяснить, почему металлы становятся тяжелее при их окислении в огне. В одной из своих последних формулировок, составленной прусским химиком Иоганном-Генрихом Поттом, эта парадигма включала следующие положения.

1. Форма флогистона представляет собой вихреобразное движение вокруг своей оси.

2. Когда флогистон находится вне соединения с другими веществами, он не может быть потреблен или рассеян в огне.

3. Причина, по которой флогистон вызывает расширение в большинстве тел, неизвестна, но не случайна. Она пропорциональна компактности текстуры тел или близости их строения.

4. Увеличение веса при обжиге становится очевидным только через долгое время и происходит либо из-за того, что частицы тела становятся более компактными, уменьшаясь в объеме и таким образом увеличивая плотность, как в случае свинца, или из-за того, что небольшие частицы тяжелого воздуха оседают в веществе, как в случае порошка оксида цинка.

5. Воздух поглощает флогистон тел.

6. Если флогистон приходит в движение, он является основным активным началом всех неживых тел.

7. Это основа цвета.

8. Это главный агент в ферментации.

Можно заметить разительный контраст между этой теорией и успешными парадигмами, рассмотренными выше. Теория флогистона эклектична (то есть сочетает разнородные идеи и постулаты) и бессистемна. Она делает большие предположения для объяснения частных наблюдений. Конечно, нам нужно сделать скидку на то, в какую эпоху была сформулирована эта гипотеза. С другой стороны, элегантные принципы ньютоновской физики были предложены примерно в то же время.

Стремление к простоте в познании было формализовано английским философом Уильямом Оккамом. Согласно предложенному им принципу, называемому «бритвой Оккама», хорошая теория должна быть экономной и не должна вводить ненужные сущности. Например, гипотеза, утверждающая, что Летающий Макаронный Монстр является основной причиной старения, не является экономной. Почему? Потому что существование Макаронного Монстра само по себе является сомнительной гипотезой, которая требует