Зачем мы стареем. Наука о долголетии: как продлить молодость

Что мы имеем в виду под преждевременным старением? Кроме совсем вопиющих случаев, смысл этого понятия туманен, ведь, когда человек вырастает, все труднее становится по одному только его виду определить, сколько ему лет. Внешность каждого из нас по-своему сохраняет следы уникального жизненного опыта. Вопрос в том, продолжает ли наша биология следовать за хронологией, когда программа развития организма завершена? И если да, то происходит ли это на уровне отдельных клеток, тканей или всего тела? И насколько предсказуемы эти изменения?

Увлекательные догадки стоит поискать в области эпигенетики – одного из новейших направлений в исследованиях старения. Термин «эпигенетика» означает «помимо генов» или «над генами», и изучаются здесь химические переключатели, прикрепленные к нашей ДНК и управляющие активностью генов, включая-выключая их по необходимости и изменяя тональность их работы. Как все живые существа, мы, люди, снабжены основным эпигеномом – «руководством по эксплуатации» генов. Следуя инструкциям в нем, огромное множество самых разных клеток производится из одинаковых ленточек ДНК, которые мы получаем после встречи яйцеклетки и сперматозоида в самом начале нашей жизни и которые сохраняются во всех клетках.

Но это не все. Эпигеном – это также «недостающее звено» между генами и средой, потому что исходное руководство подлежит постоянной редактуре. В ответ на самые разные сигналы к нему прикрепляются и из него исключаются химические переключатели, что позволяет живым существам, и нам в том числе, приспосабливаться к изменениям обстановки – быстро и, может быть, лишь временно, без изменений самой ДНК. Другими словами, нам не приходится ждать, пока беспредельно медленный естественный отбор подгонит нас к условиям нашего мира более основательным образом.

Вот несколько поразительных примеров из мира природы. Один вид саранчи развивается без функциональных крыльев, когда в среде, куда саранча вылупляется, много пищи и не нужно особо за нее бороться. Но если внутри яйца саранча получает сигналы, что местность плотно заселена и соревноваться придется серьезно, то у насекомого будут крылья, чтобы далеко летать за кормом. У этих вариантов строения организма один и тот же набор генов, но внешне они так отличаются, что биологи долгое время записывали их в разные виды. Тот же механизм имеется у медоносных пчел: они еще в личиночном состоянии «решают», стать им пчелиной маткой или рабочей пчелой, смотря по динамике численности колонии и вероятной роли, которую им придется играть. А один вид серых полевок появляется на свет зимой с более толстой шубкой, чем летом, что указывает на скрытую модуляцию работы генов по условиям среды.

Вот как в общих чертах работает этот механизм. ДНК представляет собой сверхтонкую ленту генетического материала знаменитой спиралевидной формы – эту «двойную спираль» обнаружили Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик в 1963 году на основании фотографий Розалинд Франклин. В каждой из миллиардов клеток нашего организма, кроме особо устроенных красных кровяных телец, содержится примерно по 1,8 метра ленты ДНК. Чтобы дать понятие, насколько тонка эта пленка, приведем пример: один фанат подсчитал, что ДНК всех клеток одного человека, если развернуть ее, дотянулась бы до Луны и вернулась на Землю больше 3000 раз.

Чтобы ее упаковать, лента ДНК клетки наматывается на ряд белков, гистонов, как нитки на катушки. Эти мотки ДНК вокруг гистонов зовутся нуклеосомами. Они подвешены рядом, словно бусины, и свернуты в структуру под названием хроматин; он плотно сжат, чтобы умещаться в ядре клетки. Эпигенетические метки-переключатели прикрепляются непосредственно к ДНК между бусинами нуклеосом или к катушкам-гистонам и обладают способностью расслаблять сжатую ДНК так, что отдельные гены могут быть прочитаны и активированы, или, наоборот, усиливать сжатие, из-за чего гены делаются недоступными для системы генетического копирования и остаются молчащими.

Из эпигенетических механизмов лучше всего изучен процесс метилирования ДНК. В ходе него химические метки, метиловые группы, прикрепляются к ДНК и подавляют действие тех или иных генов. Эти метиловые метки могут устраняться особыми ферментами, и при развитии организма из зародыша во взрослую особь метилирование ДНК идет полным ходом, метки постоянно добавляются и убираются для организации генов по пути нормального роста и дифференциации клеток.