Теория изнашивания организма
Позвольте представить вам Августа Вейсмана, немецкого джентльмена довольно строгой наружности, в очках и с бородой, который завершил свою профессиональную деятельность в 1910 году как профессор зоологии во Фрайбургском университете на юго-западе Германии, расположенном рядом с горным массивом Шварцвальд на границе Швейцарии и Франции.
Сегодня Вейсмана мало кто знает, но в свое время он был очень известен как один из важнейших теоретиков-эволюционистов XIX века, второй после Чарлза Дарвина. Как обычно в царстве науки, работа Вейсмана опиралась на исследования на животных (морских ежах), которые он проводил между 1896 и 1910 годами. За свою жизнь он был и исследователем, и врачом, и академиком, но свою главную работу выполнил уже на склоне лет.
Вейсман задумался об изнашивании организма, когда заметил, что у лошади с возрастом стачиваются зубы, после чего она не может есть и умирает. В результате он сформулировал соответствующую теорию, которая сегодня помогает понять дегенерацию трех составляющих нашего тела: печени, клеток и ДНК. Печень – один из важнейших органов, задачей которого является удаление токсинов и гормонов из крови. Но с возрастом печень повреждается и функционирует все хуже. В результате гормоны, например эстроген, не перерабатываются должным образом, накапливаются и постепенно распадаются в организме. Это способствует появлению злокачественных новообразований, целлюлита и жировых отложений.
Проблема износа наблюдается и на клеточном уровне. Органеллы (крошечные органы, расположенные внутри клеток) со временем повреждаются, восстановительная система работает все хуже, и поврежденные клетки отмирают посредством так называемого апоптоза.
Теория Вейсмана также помогает описать, как процессы изнашивания сопровождают каждое клеточное деление. Это происходит на уровне ДНК – генетического кода, содержащегося в хромосомах в виде двойной спирали. Ранее мы обсуждали теломеры – небольшие защитные «колпачки», расположенные на концах нитей ДНК и защищающие их от разрывов. Но при каждом делении теломеры укорачиваются. Когда они исчезают, ДНК не может больше копироваться, и клетка становится сенесцентной. Накопление сенесцентных клеток ведет к усилению воспалительных процессов и развитию дегенеративных заболеваний.
Теория Вейсмана в течение десятилетий считалась основным объяснением старения, и лишь в 1950-х английский ученый, лауреат Нобелевской премии Питер Медавар впервые подверг ее сомнению. Медавар предположил, что старение зависит от случайных событий, особенно это касается ДНК. По его мнению, гены повреждаются не только из-за износа, но также из-за того, что чем дольше они существуют, тем выше вероятность их повреждения. Он обнаружил, что повреждение ДНК у престарелых людей идет быстрее, чем можно было бы ожидать.
Примерно в то же время американский академик Джордж К. Уильямс заметил, что животные многих видов в молодости полны сил и энергии, активно размножаются, но эта способность у них быстро снижается, после чего они стареют. Уильямс предположил существование эффекта антагонистической плейотропии, что означало, что те же факторы, которые способствуют энергичности в молодости, с возрастом ускоряют увядание. Другими словами, мать-природа считает нас полезными, пока мы молодые и фертильные, но после завершения репродуктивного возраста старается поскорее от нас избавиться. Одним из примеров, который в равной степени касается и мышей, и людей, может быть гормон роста. Те, у кого от природы уровень этого гормона высокий, в молодости сильнее, энергичнее и привлекательнее других, но они быстрее стареют и раньше умирают, чем их сверстники с более низким уровнем этого гормона[29].
Теория скорости жизни
В 1908 году немецкий ученый Макс Рубнер разработал энергетическую теорию старения. Эта теория утверждает, что более подвижные животные, у которых выше частота сердечных сокращений, умирают раньше. Например, сравните мышь и слона. У мыши за два года жизни сердце сократится в среднем около 1 миллиарда раз, а слону придется прожить 60–70 лет, чтобы достичь таких же показателей.
Имеет значение отношение размера тела к продолжительности жизни животных. Например, мыши мелкие и живут год или два; кролики могут прожить в неволе до 10 лет, а львы – до 30. Возраст слонов может достигать 70 лет. По этим показателям можно рассчитать их коэффициент продолжительности жизни, равный 1 (КПЖ = 1).
29
Masternak, M. M. et al. ‘Growth hormone, inflammation and aging.’ Pathobiol Aging Age Relat Dis(2012): 2: 10. URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3417471/.