Неотъемлемая часть жизни или эволюционная ошибка, которой можно избежать: что ученые думают о старении
Если взять теорию эволюции в том виде, в каком она была изложена в XIX веке Чарльзом Дарвином, то старость представляет своего рода парадокс. Жизнь руководствуется принципом естественного отбора, то есть выживанием наиболее приспособленных, которые успешно размножаются и передают свои особенности потомкам. В теории этот механизм должен был дать преимущество тем, кто может передавать свои гены как можно дольше. То есть, несмотря на явно видные доказательства противоположного, с точки зрения эволюции старения быть не должно. И это противоречие волновало ученых еще со второй половины XIX века.
В 1953 году американский биолог Джордж Уильямс решил эту загадку, выдвинув теорию антагонистической плейотропии, по сути сказав, что эволюция поощряет старение. Уильямс выдвинул теорию, что естественный отбор поощряет гены, которые дают тем или иным индивидуумам лучшую возможность размножаться, но совершенно не принимает в расчет тот факт, что такие гены могут оказывать крайне негативное влияние на длительность жизни. То есть если ген дает возможность произвести много потомков, но при этом сокращает срок жизни, то для естественного отбора это нормально и даже хорошо. Соответственно такие мутации постоянно получали подкрепление и со временем стали частью нашей ДНК и ДНК почти всех видов на Земле. Например, мутации, которые увеличивают производство половых гормонов, усиливают либидо, что прекрасно для размножения, но в более позднем возрасте могут вызвать рак половых желез. Но для естественного отбора это в общем-то неважно, так как все эти проблемы наступают после того, как организм теряет репродуктивную способность, и в незащищенных условиях большинство животных до этого времени просто не доживают. Эта теория была доказана математически, но реальное доказательство существования плейотропных генов подобного рода до сих пор отсутствовало. Теперь оно есть.
В 2017 году исследователи Института молекулярной биологии из Майнца совершили по-настоящему большое открытие. Они выяснили, что гены, управляющие процессом аутофагии, которая крайне важна для выживания клетки, поддерживают здоровье и оптимальное состояние организма в молодых червях, но запускают процесс старения на более поздних периодах жизни. Статья об исследовании опубликована в журнале Genes & Development.
«Мы нашли ряд генов, задействованных в регулировании аутофагии, которые ускоряют процесс старения», — говорит руководитель исследования, доктор Холгер Ричли. И эти результаты удивительны, так как аутофагия критически важна для здорового функционирования клетки, и даже есть сведения, что она может сохранить человеку здоровье, если он будет крайне умерен в еде. Это, кстати, тоже правда, так как в эксперименте с голоданием участвовали молодые мыши, а вот старым организмам ограничение в пище, судя по всему, особо не поможет. Аутофагия замедляется с возрастом, и, как показывает исследование доктора Ричли, полностью разрушается в старых организмах. А вот дальше произошло самое интересное. Раньше биологи полагали, что процесс аутофагии полезен всегда, даже если работает не в полную силу, но ученые из Майнца полностью отключили ее в червях, деактивировав несколько генов, ключевых для процесса, и в результате продлили червю жизнь. «Мы показали, что когда процесс аутофагии дестабилизируется, она дает очень жесткие негативные последствия, и лучше ее вообще отключить, — говорит Ричли. — Это классическая антагонистическая плейотропия. В молодых червях аутофагия работает нормально и жизненно важна для достижения зрелости, но после завершения репродуктивного периода она начинает сбоить и запускает процесс старения».
Вдобавок Ричли вместе с командой смогли проследить источник сигналов, увеличивающих срок жизни, до конкретной ткани в организме. И он оказался в нейронах. Деактивировав аутофагию в нейронах старых червей, ученые не только смогли продлить им жизнь, но также значительно улучшили их здоровье. Более того, ученые отключили аутофагию только в нейронах, но улучшение наступило для всего организма, а срок жизни червей увеличился на 50%.
Соавтор исследования, доктор Джонатан Бирн говорит: «Мы проверили лишь 0,05% всех генов в черве, а значит таких генов старения потенциально может оказаться гораздо больше». При этом деактивация всего лишь 30 генов уже показала настолько удивительные результаты, что они позволили тому же Бирну сказать: «На самом деле старение — это эволюционная ошибка».
