Зачем мы стареем. Наука о долголетии: как продлить молодость

Можно многое прочитать по сложносоставным глазам мушек – это буквально окно в их мозг. Глаза состоят примерно из 800 отдельных элементов со множеством нервных клеток и быстро обнаруживают признаки деградации нервной системы: границы ячеек делаются грубее, сжимаются, теряется окраска клеток. В последнее время дрозофил «поставили под ружье» и исследователи сердца, которых интересует, как электромеханической сигнальной системе тела удается точно поддерживать сердечный ритм на протяжении всей жизни и почему с возрастом у этого механизма начинаются сбои. Это один из наименее изученных аспектов работы сердца, ведь за ним приходится наблюдать на примере живых существ по мере их старения и подходящих модельных животных трудно подобрать. Так что мушки отправляются в очередной полет. Изучать их сердечный ритм позволяют новейшие технологии визуализации, показывающие в режиме реального времени, как колотится сердце и как муха стареет на протяжении дней, а не лет. Мне довелось посмотреть видеозапись, и она действительно производит впечатление, особенно когда припоминаешь мелюзгу, вьющуюся над тарелкой с фруктами.

Конечно, существует большая разница между сердцем мухи и млекопитающего. Мухи имеют незамкнутую кровеносную систему, это значит, что у них нет кровеносных сосудов, вен и артерий и строение их сердца намного проще нашего. И все же опыты над ними помогли понять, что происходит в паузах между сердечными сокращениями и как это меняется с возрастом.

Другая рабочая лошадка биологических и генетических исследований – крошечный червь-нематода по имени Caenorhabditis elegans. Размером, как выразилась молекулярный биолог Синтия Кеньон, с запятую, он живет в земле, плавая в водяной пленке между комочками почвы. C. elegans стал первым животным, чей геном был полностью расшифрован. Это случилось в 1998 году, года за два до мушек и за пять лет до нас. Южноафриканский биолог Сидни Бреннер в 1963 году предложил использовать его в качестве модельного организма, потому что это одно из самых простых живых существ, имеющих нервную систему. К 1970-м годам Бреннер покинул ЮАР и собрал впечатляющую команду исследователей для изучения и разведения C. elegans в качестве модельного объекта – там и сям по углам лабораторий Кембриджского университета.

«История червя – это рассказ о всепоглощающей жажде знания, – пишет Эндрю Браун в прекрасной биографии этого крошечного создания „Вначале был червь“ (In the Beginning was the Worm). – Людей, которые его изучали, не интересовали деньги или слава за пределами узкого круга. Они не были святыми. Они были амбициозны и состязались друг с другом, и неудачникам приходилось нелегко. Но их амбиции и состязательный дух, как и порой ревнивая любовь, были направлены на альтруистические цели. Они хотели понять этот мир. Они искали измеримых, конкретных истин». Хотели эти ученые славы или нет, но она так или иначе настигла их. В 2002 году Бреннер и двое его коллег, Джон Салстон и Роберт Хорвиц, получили Нобелевскую премию по медицине за работу о развитии органов и апоптозе (программируемой клеточной смерти) на примере C. elegans.

В анатомическом смысле червь – сама простота. У него, можно сказать, отсутствует мозг, нет и сердца, хотя мышцы глотки качают кровь, выполняя ту же функцию. У гермафродитов этого вида меньше 1000 клеток на особь, в том числе 302 нейрона. Червь прозрачный, поэтому развитие организма из яйца до взрослого состояния можно наблюдать в режиме реального времени. В отличие от мушки червь не возражает против заморозки и возвращается потом обратно к жизни, так что опыты с ним можно прервать в любое время, а подопытных отправить на хранение. Но способность выдерживать глубокий холод – лишь одна сторона его необыкновенной устойчивости к разнообразным стрессам. C. elegans стал одним из видов животных, отправленных в космос для экспериментальных целей, и в 2003 году пережил взрыв шаттла «Колумбия», на борту которого при возвращении погибли семеро астронавтов. В 2009 году ученые Ноттингемского университета вновь послали этого крохотного крепыша в запределье – в лабораторию Международной космической станции, чтобы изучить влияние невесомости на развитие мышц. Их особенно интересовали генетические причины мышечной атрофии, установление которых весьма пригодилось бы, например, пациентам, прикованным к постели, диабетикам, пожилым.

Расшифровка генома червя в 1998 году показала, что у него плюс-минус 19 тысяч генов, расположенных на шести хромосомах. Представьте себе удивление биологов через несколько лет, когда выяснилось, что геном червя больше, чем у гораздо более сложного по строению вида, плодовых мушек (примерно 13 600 генов), и не слишком уступает нашему собственному генокоду, содержащему 20–24 тысячи генов. Больше трети генов C. elegans имеют аналоги в геноме человека.