Стареть, не старея. О жизненной активности и старении

Механизму, который лежит в основе вопроса: «Что стоит на первом месте: собственный организм или дети?» — можно также дать название the cost of sex, цена секса. Британский биолог Линда Партридж попыталась проникнуть в суть этого механизма. В одном из экспериментов, изучая выживаемость самцов дрозофилы, она разделила их на две группы: тех, у кого были, и тех, у кого не было сексуальных контактов. Оказалось, что у мушек-самцов, которые соединялись с самками, риск умереть был в пять раз выше, чем у самцов, у которых контактов с самками не было. Возросшая опасность умереть полностью исчезала, если самцы совершенно не имели контактов с самками. Под микроскопом было видно, что самцы получали серьезные повреждения при спаривании, в том числе были повреждены крылышки. Поскольку дрозофилы обладают весьма ограниченными возможностями регенерации, спаривание ведет чаще всего к остаточным повреждениям, потере функций и повышению смертности. Осложнения, связанные со спариванием, были названы прямой ценой секса.

Но есть также и непрямая цена секса. Она связана не со спариванием, но со способностью быть готовым к сексуальной активности и к получению потомства. Другими словами, цена, которая должна быть уплачена, чтобы можно было получить различные варианты одного и того же вида. Большей частью существует разделение на два пола, мужской и женский, в каждом из которых наличествует только один вид половых клеток. Но существует также и двуполость — гермафродитизм. Двуполые особи способны размножаться самостоятельно, без того чтобы спариваться с другими особями своего вида.

Первое свидетельство непрямой цены секса мы видим в жизненном пути такого бесполого вида, как гидра. Полип размножается, вырастая из одной «омнипотентной» стволовой клетки. Этот вид стволовых клеток рассеян по всему телу. В размножении никакой пол не участвует. Из тех же самых стволовых клеток могут образовываться различные ткани. Таким образом полип обрета­ет возможность размножаться посредством клонирования и одновременно, благодаря хорошей регенерации, избе­жать процесса старения.

Не так давно обнаружили, что в лаборатории некоторые особи гидры подвергались половой трансформации. Она происходит в том случае, если окружающая среда становится менее благоприятной. Изменение условий гидра воспринимает как опасность для выживания. В ка­честве реакции на произошедшее изменение бесполая гидра трансформируется в двуполую. С точки зрения эволюции это можно объяснить тем, что в изменившихся условиях двуполая гидра при половом размножении имеет более высокие шансы на успешное получение потомст­ва, чем бесполая гидра. Но за такую половую трансформацию приходится платить высокую цену. В отличие от бесполых особей риск смерти в данном случае значительно увеличивается. Двуполые гидры стареют!

Исследователи стволовых клеток открыли причину того, почему это происходит. У всех млекопитающих половые клетки появляются из полового зачатка. Половой зачаток, в яичниках и в яичках, состоит из одной группы унипотентных стволовых клеток, обладающих возможностью развиться лишь в половые клетки. Половые клетки в половом зачатке, таким образом, существенно отли­чаются от омнипотентных стволовых клеток, из которых могут образовываться все ткани организма и с помощью которых, например, гидра может себя клонировать. Если гидра двуполая, у нее есть еще и стволовые клетки, так же как в половом зачатке, но они больше не обладают омнипотентной способностью, в отличие от стволовых клеток бесполых гидр. Вывод очевиден: половая трансформация происходит ценой утраты способности к регенерации. Иными словами, гидра получает «тело на выброс».

Дрозофилы-аристократы

В 1998 году в Манчестере я целый год работал с Томасом Кирквудом. Его теория «тела на выброс» побудила меня задуматься о том, как и почему мы стареем. Усвоив пони­мание эволюционных процессов, неизбежно приходишь к вопросу: применима ли теория «тела на выброс» также и к человеку? Пока что доказательства справедливости этой теории могли предоставить лишь дрозофилы.