Тайны биологии - Наталия Леонидовна Лескова

Яманаки, который смог перевести клетки взрослого организма в эмбриональное состояние. Он изучал процесс так называемой «де-дифференциации», когда клетка возвращается в эмбриональное состояние, а потом выяснилось, что клетки реально становятся молодыми. Это означает, что можно омолаживать организм. С тех пор ученые знают: существует процесс естественного омоложения, и он происходит в организме в самом начале жизни. Подобные эксперименты уже проходят на мышах, когда старую мышь «сшивают» с молодой, и клетки первой омолаживаются.

Представим себе картинку: богатая старушка покупает себе молодую, бедную девушку, их сшивают вместе, старушка омолаживается, а несчастная девушка становится старушкой и умирает. Насколько этичны такие эксперименты?

Конечно, они неэтичны в случае человека. Но ученые используют эти модели не для того, чтобы напрямую применить их к человеку. Они пытаются понять механизмы, доказать, что возраст можно откатить назад. Пытаются понять, как это можно сделать.

Надо ли вообще бороться со старением?

Еще одна интересная мысль, к которой пришел Вадим Гладышев: мы получили старение в результате эволюции вместе с многоклеточностью. То есть в ходе развития сложных организмов мы научились стареть. Получается, что нам это эволюционно необходимо? Так, может быть, напрасно мы с этим боремся?

На этот вопрос ученый отвечает так: ведь эволюция не предусмотрела, чтобы мы пользовались самолетами или чтобы у нас были врачи, которые умеют делать высокотехнологичные операции. Эволюция «задумала» нас разумными существами, чтобы мы могли все это создать. Вот мы и думаем, как остановить старение. Цель – чтобы организм жил дольше здоровой жизнью, чтобы был продуктивнее и приносил больший вклад в общество.

Так когда же мы начинаем стареть? У человека это приблизительно третья неделя после оплодотворения, пришел к выводу Вадим Гладышев. Еще одно интересное наблюдение: когда происходит эмбриогенез, есть клетки, которые потом становятся зародышем, а есть клетки, которые выполняют вспомогательную функцию. Например, клетки плаценты. Оказывается, омоложение происходит именно в зародыше, а в тех клетках, которые несут вспомогательную функцию, омоложения не наблюдается.

Может быть надо попробовать снизить «граунд зиро», чтобы омолодить организм в будущем?

Это идея, над которой Вадим Гладышев сейчас и работает – попытаться воздействовать на процесс омоложения в эмбриогенезе, чтобы достичь «граунд зиро», который был бы ниже естественного. Зачем? Чтобы процесс старения начинался с еще более низкой отметки. Но пока ответа на эту гипотезу не существует. Ученые не знают, как воздействовать. Более того – они даже не знают, поможет ли это.

А что, если попробовать омолодиться, пересадив собственные клетки спинного мозга? Именно такое средство борьбы со старением предложил биофизик Алексей Карнаухов из Института биологии клетки в Пущино. К этой процедуре он готов приступить в ближайшие годы.

Теорию старения, которую использует Алексей, когда-то предложил Сциллард – известный физик-ядерщик, который вместе с Ферми когда-то делал первый в мире ядерный реактор. В конце жизни он заинтересовался проблемами биофизики и, в частности, проблемами старения. Он назвал свою теорию старения теорией соматических мутаций.

По его мнению, мы стареем из-за того, что во всех клетках нашего организма накапливаются мутации. Мутации – это по существу ошибки в генах. Белки, которые синтезируются на основе ошибочных генов, будут иметь неправильную последовательность аминокислот и сниженную функциональность. А это приводит, в свою очередь, к тому, что функциональность клетки снижается. И не только той клетки, в которой произошла мутация, но и всех дочерних клеток. Накопление в организме клеток, содержащих генетические ошибки, приводит к снижению функциональности органов, тканей и всего организма в целом.

При этом существует одно «но» – так называемый парадокс нестареющей зародышевой линии, где мутации почему-то не накапливаются. Именно поэтому ты родился ребенком, а не взрослым человеком. Парадокс нестареющей зародышевой линии стал очень жестким возражением против теории соматических мутаций, и поэтому пытались искать какие-то другие теории.

Так вот, Алексей Карнаухов придумал, как этот парадокс разрешить, и одновременно разъяснил, почему мы стареем. Потому что мы – очень сложные существа. Эволюция сделала нас сложными, а поэтому стареющими. При этом существуют организмы, которые не подвержены старению. Это бактерии. Разница между эукариотами (растения, грибы и животные) и прокариотами (одноклеточными организмами) заключается в том, что геном прокариотов относительно короткий, и живут они относительно недолго. В их геноме за время их жизни происходит одна или меньшее количество ошибок. Бактерия за время своего безошибочного существования производит достаточное количество потомства для поддержания численности своего штамма. А вот эукариоты характеризуются большим геномом и, как правило, сложной структурой, что приводит к необходимости жить дольше – ведь сложная структура должна сформироваться. Если бактерия может делиться каждые несколько часов, то, например, тот же картофель имеет жизненный цикл длиною в год. И естественно, за это время вероятность возникновения мутаций гораздо больше, чем у бактерии. Чем дольше организм живет, тем соответственно больше такая вероятность. Вот поэтому прокариотические организмы не могут создать сложных жизненных форм. Это биологический факт – прокариоты, как правило, одноклеточные, простейшие существа.

Они не стареют, но тоже умирают. Так, значит, это не обязательно взаимосвязанные процессы – старение и смерть?

Не совсем так. Скорее можно сказать, что у бактерий – молниеносное старение. Первая же ошибка приводит к смерти. У бактерий нет такого промежуточного состояния между жизнью и смертью, которое у эукариотических организмов называется старостью.

Отличительная особенность всех эукариот – двойной набор хромосом в клетках. Если в одной хромосоме в гене появляется ошибка, то в другой остается нормальный ген без ошибки. Клетка сохраняет способность производить нормальный белок. В этом случае функциональность клетки снижается, но она сохраняет жизнеспособность, за счет дублирования – двойного набора хромосом, в которых содержится двойной набор генов.

Но на самом деле степень дублирования у некоторых организмов еще выше. Так, например, у секвойи – гексаплоидный набор хромосом – шестикратный «запас» генов. Может быть, именно поэтому это дерево живет несколько тысяч лет?

Так вот, вся наша надежда – как раз в клетках зародышевого пути, уверен Алексей Карнаухов. Это защищенные клетки, которые меньше делятся, находятся в привилегированных условиях, в специальных нишах, за ними ухаживают другие клетки, и у них количество мутаций меньше. Единственный вариант – это создать для некоторой группы клеток организма еще более тепличные условия – положить их в жидкий азот, заморозить, чтобы не было вообще никаких мутаций.

Именно такой эксперимент и проводит ученый над самим собой.