Не только мыши имеют ген – «спусковой крючок». Он есть у всех живых существ – но только у му-тантных форм (а они пока выведены лишь у дрожжей, нематод, мушек-дрозофил).
Еще в 1991 году американский биолог Томас Джонсон заявил, что у червей существует ген, регулирующий длительность жизни. Новый ген Джонсон назвал Age 1 («Возраст 1»). Различными способами воздействуя на ген, биолог мог увеличить срок жизни червя. Вместо трех недель (нормальный жизненный цикл) нематода прожила более семи. Продолжением этих опытов стали исследования в Канаде: канадский червяк смог прожить в пять раз дольше нормального. Конечно, мы отличаемся от червя строением и размерами. У него, в отличие от людей, всего девятьсот пятьдесят девять клеток, а у нас их – миллиарды. Но, как ни странно, отличий в ДНК меньше, чем можно было бы думать. И человеческие гены, введенные в клетку червя, восстанавливают нормальные функции. То есть, если поврежденные гены человека перенести в геном червя, то наши гены восстанавливаются! Выходит, червячная ДНК их ремонтирует, принимая за собственные, испорченные…
В американском журнале Science появилась статья о ходе эксперимента с мухами-дрозофилами. Исследователи вывели дрозофил с мутацией в гене, отвечающем за ответ на реакцию окисления. Этот ген они назвали INDI (сокращение от «Я Еще Не Умер»). Мухи с мутацией прожили почти вдвое дольше обычных, кроме того (и это важно) они вели активный образ жизни, были здоровы и хорошо размножались.
Доктор Стивен Гельфанд считает, что этот ген с мутацией снижает усвоение организмом пищи, а снижая метаболизм, продлевает жизнь клеток. Может быть, то, что верно для мух, верно и для человека? Тогда жизнь людей также может быть продлена, если организм перестанет усваивать все, что в него впихивают. Для этого не нужно будет садиться на принудительную диету, а можно прибегнуть к лекарственному препарату, замедляющему метаболизм организма.
Само открытие произошло, можно сказать, случайно. Группа Гельфанда занималась встраиванием генетических фрагментов в ДНК мух, изучая возникающие нарушения в функциях некоторых генов. Для контроля у них имелись мухи с аналогичной встройкой, но в другом гене. По предположениям Гельфанда, контрольные мухи должны были жить меньше, но они отказывались умирать. Эксперимент не получался, результаты не соответствовали ожиданиям. Ученые вывели еще одну группу мух, встроив им другой имплантат. И снова оказалось, что эти мухи живут дольше положенного. Тогда-то и обратили внимание на ген, в который было произведено встраивание. И стали выяснять, какие функции ген контролирует. Ген заведовал синтезом протеина, входящего в состав мембран клеток. Снижение синтеза белка привело к снижению проницаемости мембран для питательных веществ.
Генетиков поразило даже не то, что продолжительность жизни мух выросла вдвое, а то, что этим процессом распоряжается один-единственный ген. Майкл Роуз из университета в Калифорнии говорит: «Вот уже целое столетие генетики экспериментируют с мутациями у дрозофил. Были известны мутации, вызывающие нарушения зрения или координации движений. Но продолжительность жизни удавалось повысить лишь посредством тяжелых жертв: либо заставляя мушек умирать с голода, либо лишая их возможности иметь потомство. Таковы, например, мушки, лишенные яичников, но живущие на пятьдесят процентов дольше обычных». Эксперимент Гельфанда не единственный, когда удалось продлить жизнь дрозофилам. Но в других случаях функции мутировавших генов не были выявлены. Так что это действительно шаг вперед. Шаг к бессмертию.
Что же нужно нам для того, чтобы стать бессмертными? Совсем немного: научить клетки не стареть, или регенерировать. Ведь основные проблемы у людей старшего возраста связаны не с возрастом как таковым, а с увяданием организма. Недаром столько статей посвящено «гену смерти», тому самому рубильнику, который запускает необратимые процессы распада и приводит к известному концу. Вот у камбалы, например, возраст не приводит к старению и гибели. Клетки камбалы остаются здоровыми и сильными на протяжении всей жизни. Болезни ее не донимают, и репродуктивной способности камбала до самой смерти не теряет.
Процессы старения, ведущие к смерти, связаны с тонкой биохимической регуляцией. Замечено, что если дрозофилам давать небольшие дозы антиоксидантов, они проживут почти вдвое больше. Если скармливать антиоксиданты крысам, то и крысы живут дольше. Недаром современная медицина так упорно пытается донести до масс, что каждому человеку необходимо уже с молодых лет принимать антиоксиданты. Думаю, рубильник включается тогда, когда информация ДНК перестает полностью считываться строящейся или работающей клеткой. Вместо того чтобы послать ремонтную бригаду и восстановить поврежденный участок, мозг активирует ген, занимающийся производством белка, который отвечает за проницаемость клеточных мембран. Большая проницаемость становится и благом, и огромным злом для клетки. При большей проницаемости до клетки доходит больше питания и кислорода. С одной стороны, это вроде бы и неплохо: клетка не испытывает голода. С другой стороны, перенасыщение клетки питанием (то есть топливом), особенно кислородом, приводит к бурным процессам окисления. А при окислении и происходят все повреждения клеток. Образованные при окислении свободные радикалы начинают рушить налаженную работу клетки, белки и нуклеиновые кислоты получают разрывы, перестают выводиться токсины, часть наиболее чувствительных клеток погибает, часть превращается в инвалидов. А мы, вздохнув, говорим удрученно: это старость.
В последней четверти прошедшего века было сделано одно важное открытие: биологи обнаружили на концах хромосом странные образования, напоминающие наконечники. Их назвали теломерами. Если теломеры портятся и исчезают, то концы хромосом соприкасаются и… Это похоже на выстрел в висок. Клетка гибнет. С возрастом длина «наконечников» уменьшается.
Кстати, именно из-за укороченных теломер и было столько шума вокруг овечки Долли. Клонированная овца «перенесла» в свои хромосомы ту длину теломер, которая была у овцы-матрицы. Именно этот факт заставляет многих ученых скептически относиться к возможностям клонирования: если старение у клонов будет происходить быстрее, то при календарном возрасте тридцать лет они будут глубокими стариками.
Теломеры – это предохранитель, защищающий два конца провода от соприкосновения. А всем известно, что бывает, если сгорает предохранитель и ток идет напрямую. Если сгорают наши хромосомные предохранители – сгораем и мы. Двадцать лет назад был открыт энзим теломераз, который способен поддерживать длину теломер в необходимых пределах. Тогда сразу стали искать способ увеличить длину теломер, а следовательно, и срок жизни человека. Однако десять лет назад было выяснено, что энзим запускается при образовании злокачественных опухолей. Именно он делает раковые клетки практически бессмертными. Так что пока мутации, заставляющие клетки не умирать, только затрудняют лечение рака.
Но что, если попробовать перенести механизм управления длиной теломер на «простую», то есть на здоровую клетку? Несколько лет назад американским генетикам удалось выделить ген теломераза. Они ввели ген в культуру клеток кожи и, как пишут в прессе, открыли для нас, людей, источник вечной молодости. Делимость клеток в экспериментальной коже увеличилась от пяти до девяти десятков раз. Это практически скорость деления клеток новорожденного. И это – без преувеличений – шанс продления жизни.
Бессмертный ген в бессмертной клетке
Увы, использовать это открытие для продления жизни можно пока лишь теоретически. Существуют два пути.
Первый путь – создание особого термического режима. Ген теломераз оптимально работает при температуре 33 °C. И если поддерживать именно такую (с колебаниями вверх плюс два градуса) температуру, то клетки будут контролироваться геном и делиться. Способности контроля у гена снижаются с повышением температуры, и при ее повышении до сорока градусов процесс останавливается. Но в живом организме невозможно выдерживать необходимую температуру. Правда, есть опыты по переходу на анаэробное дыхание, когда температура тела автоматически падает с 36,6 °C до 35 °C. Но это опасный путь, к тому же он требует особого режима дыхания. Собственно, на этом методе построен принцип лечения знаменитым прибором Фролова, и на нем же основана техника дыхания по Бутейко. При редком дыхании и понижении температуры сокращаются окислительные процессы в организме, вероятно, именно это и включает ген теломераз.