Кислород. Молекула, изменившая мир

Немецкий биолог XIX в. Август Вейсман первым обратил внимание на различие между бессмертными зародышевыми клетками и смертными клетками тела. Он также первым задумался о проблеме старения в свете теории Дарвина. Вейсман считал, что в условиях ограничения ресурсов родители не должны конкурировать с потомством. Он утверждал, что старение — это способ очистить популяцию от уже ненужных особей и освободить место потомству, но не слишком быстро, чтобы не потерять социальные связи и опыт. Кроме того, смена особей в популяции имеет генетические преимущества. Дело в том, что генетически застывшая популяция — прекрасная мишень для патогенов и хищников. Ведь гораздо легче ограбить банк, если известны все привычки охраны. При смене поколений старые гены составляют новую комбинацию и поэтому в меньшей степени чувствительны к атакам патогенов. Вейсман и его последователи считали, что старение — это адаптация, позволяющая использовать преимущества жизни в обществе и одновременно освобождать пространство для новых индивидов, тем самым поддерживая генетическую подвижность вида.

Большинство современных эволюционных биологов не признают доводы Вейсмана, поскольку он делал акцент на так называемый групповой отбор, а не на индивидуальный. Если старение запрограммировано таким же образом, как, скажем, эмбриональное развитие, пользу получает общество в целом, а не отдельный человек. При обсуждении полового размножения мы видели, что теория происхождения того или иного признака должна оперировать терминами индивидуального отбора. Но даже если групповой отбор не объясняет происхождение старения, возможно, он поддерживает уже возникший его механизм. Эта идея по-прежнему не покидает ученых и, вообще говоря, является концептуальной основой большинства теорий программируемого старения. Какие же факты подтверждают, что групповой отбор поддерживает программу старения?

Учитывая, что животные и растения имеют определенную продолжительность жизни, долгожительство, очевидно, записано на уровне генов. Но это не означает, что существует какая-то формальная генетическая программа, как не существует программы, определяющей, что автомобиль должен выйти из строя через 20 лет. Детали автомобиля изначально конструируют таким образом, чтобы они могли прослужить определенный срок, и тот факт, что они изнашиваются одновременно, не указывает на наличие какой-то скрытой программы. Рассказывают, что однажды Генри Форд посетил свалку старых автомобилей «Форд-ТS» и поинтересовался, есть ли на этих машинах неизношенные детали. Ему ответили, что у всех машин исправна рулевая колонка. Тогда Форд велел ведущему инженеру переделать рулевые колонки — раз они не ломаются, вероятно, они обходятся фирме слишком дорого.

Естественный отбор действует аналогичным образом. Когда какой-то орган работает достаточно хорошо, так что его недостатки не оказывают негативного влияния на функционирование системы в целом, естественный отбор не имеет возможности исправить эти недостатки. Напротив, когда в некоторых случаях орган работает лучше, чем требуется, накопление случайных мутаций на протяжении нескольких поколений постепенно снизит эффективность его работы до допустимого уровня, на котором его будет поддерживать естественный отбор. По этой причине те животные, недавно (в эволюционном плане) адаптировавшиеся к жизни в постоянной темноте в пещерах или на дне океана, часто имеют рудиментарные глаза, которые уже не выполняют своей функции. Деградация до общего знаменателя вполне может объяснить наблюдаемое синхронное возрастное изнашивание органов и систем. Как заметил Джон Мейнард Смит, «синхронный коллапс не означает, что существует какой-то единый механизм старения».

Наиболее отчетливое впечатление о запрограммированном характере старения создается при изучении животных, развивающихся по сценарию «катастрофического старения». Самый известный пример — тихоокеанский лосось, но есть и другие, такие как бабочки-подёнки, сумчатые мыши Antechinus и осьминог Octopus hummelincki. Тихоокеанский лосось выводится в небольших пресноводных ручьях, откуда мигрирует в океан. Взрослые особи проделывают длиннейший путь, возвращаясь к месту своего рождения, где мечут большое количество икры и спермы. После этого всего за несколько недель они стареют и умирают, а их разлагающиеся тела обогащают местную пищевую цепь — в конечном итоге благоприятствуя развитию их же потомства. Эти процессы направляются гормонами и способствуют развитию популяции (потомства в целом), а не отдельных особей (родителей). Разве это не пример группового отбора, приводящий к программированному старению, о котором говорил Вейсман? Данный процесс получил название феноптоза, или программированного разрушения фенотипа, по аналогии с апоптозом — программированной гибелью клетки.