Старение. Почему эволюция убивает? - Петр Владимирович Лидский

Глава 12

Адаптивное и неадаптивное старение: как сдувается шина?

Является ли старение запрограммированным процессом? Что, если оно наступает не как следствие эволюционной незначительности старых особей или погашения «кредита на обучение», а как генетическая программа, убивающая организм? Почему нам необходимо это знать? Существуют два мало пересекающихся друг с другом подхода к разработке лекарств от старости.

• Современные эволюционные модели говорят, что старение — это либо эволюционно нейтральное явление, либо побочный продукт каких-то положительных свойств, со временем повреждающих организм. Если это так, то разумной стратегией является классификация всех повреждений, которые организм человека получает в течение жизни, и их компенсация при помощи лекарств или других медицинских вмешательств.

• Напротив, если старение является адаптивным процессом (например, если отвергнутая модель Августа Вейсмана может быть в каком-то виде согласована с теорией эволюции и извлечена из анналов науки), то организмы активно убивают себя. В этом случае рациональный подход состоит в поиске и инактивации механизмов активного самоубийства.

Для простоты мы можем сравнить старение со сдувшейся шиной. В некоторых случаях шина может сдуться со временем из-за микроскопических пор в резине, и в этом случае достаточно ее просто накачать. В других случаях шина может сдуться из-за проколовшего ее гвоздя. Тогда нам нужно извлечь гвоздь, заделать отверстие заплаткой и снова надуть колесо. Во втором случае нам нужно исправить изменившуюся структуру нашего объекта и только потом заняться возвращением давления к норме.

В первом случае старение — это не адаптация, а постепенный спад, происходящий без появления дополнительных компонентов. Нам нужно только устранить повреждения — подкачать шину, чтобы она снова стала полностью функциональной. Если старение — это адаптация, то новые компоненты — повреждающие «гвозди» старения — должны быть запрограммированы где-то в нашем геноме. Мы должны найти программу, которая их активирует, отключить ее, а затем, если нужно, исправить повреждения, которые все же могли накопиться 30. Очевидно, что эти две стратегии кардинально отличаются друг от друга: один подход заключается в репарации пассивных повреждений, а другой — в отключении активного механизма старения. В первом случае необходимо что-то починить, а во втором — что-то сломать.

Из этого примера еще раз следует, что выбор между двумя подходами должен быть продиктован твердыми фундаментальными знаниями, в то время как промежуточные экспериментальные результаты могут вести по ложному пути. Давайте предположим, что у нас нет опыта в ремонте колес, и единственный показатель, который мы анализируем, — это давление в неисправной шине. Если мы начнем подкачивать шину, то увидим, что давление растет. Эти результаты будут рассматриваться как обнадеживающие, и мы начнем разработку более эффективных насосов для окончательного решения проблемы сдувшихся шин. Напротив, попытка удалить гвоздь может вызвать немедленное падение давления и будет сочтена неправильным подходом, поскольку мы можем не знать, что проделанное гвоздем отверстие следует сначала заклеить. Таким образом, для эффективной починки шин необходимо твердое понимание всех взаимосвязей между давлением, гвоздем и заплаткой.

Прежде чем начинать разработку антивозрастной терапии, нужно определиться с подходом. Если мы ошибемся в выборе направления, то вложенные ресурсы будут, скорее всего, полностью потеряны.

В настоящее время подавляющее большинство исследователей считают старение следствием накопления повреждений. Может быть, этот подход неверен? Может быть, именно из-за этого прогресс в геронтологии столь незначителен? Давайте проанализируем, почему так много ученых уверены, что старение — это не адаптация.

30 Некоторые возрастные повреждения могут быть необратимыми. Например, если пожилой пациент потерял зубы, не стоит ожидать, что после излечения старения у него вырастут новые. Следовательно, профилактика старения может быть лучшей стратегией сохранения здоровья, чем омоложение стариков.

Глава 13

Аргументы против адаптивного старения

Против запрограммированного адаптивного старения обычно выдвигаются два аргумента: во-первых, неясно, для чего полезно старение, во-вторых, непонятно, почему мы не видим нестареющих мутантов в природе и в лабораторных экспериментах. Давайте обсудим эти вопросы подробнее.

Аргумент первый: неясно, как старение помогает животным размножаться

Любой важный признак организма должен прямо или косвенно способствовать распространению генов этого организма. Гипотезы антагонистической плейотропии и одноразовой сомы рассматривают старение как вредный побочный эффект каких-то полезных признаков. Но что будет, если мы посмотрим на старение как на самостоятельную адаптацию?

Если старение — запрограммированный механизм, то оно обязано быть сильным альтруистическим признаком. Если организм специально стареет, значит, он жертвует собственной эволюционной выгодой. А делать это он может только для того, чтобы способствовать распространению собственных генов за счет усиленного размножения своих родственников. Эволюционная целесообразность альтруизма 31 определяется формулой, выведенной британским биологом-эволюционистом Уильямом Дональдом Гамильтоном [54]. Правило Гамильтона гласит, что альтруизм может быть эволюционно выгоден, только если те преимущества, которые получают гены альтруиста, превышают стоимость, которую он платит. Математически это правило записывается как неравенство:

b× r c,

где:

с — стоимость, которую платит альтруист, например, время и ресурсы, которые он затрачивает, совершая альтруистический поступок;

b — польза, которую в итоге получает организм — получатель альтруистических благ (реципиент);

r — степень родства между альтруистом и реципиентом.

В этой формуле r выражается как доля генов, разделяемых между двумя индивидуумами, и, следовательно, это число обычно меньше, чем 1.

Из этого следует, что если у меня есть мороженое и я отдаю его своему брату, с которым у нас совпадает половина генома (r= 0,5), это мороженое поможет только 50 % генов, которые у нас общие. Тем самым моя дарвиновская приспособленность потеряет 50 % от стоимости мороженого. В этом случае b= c и равно стоимости мороженого. Более того, даже если я отдам мороженое своему брату-близнецу, геном которого полностью совпадает с моим (r= 1), этот акт альтруизма все равно не будет эволюционно выгодным! b× r будет равно c, но чтобы альтруизм сработал, b× r должно быть БОЛЬШЕ, чем c! Особь с моим геномом в любом случае будет обладать этим мороженым, и с точки зрения эволюции его передача ничего не изменит. Однако при передаче мороженого брату-близнецу может произойти ошибка: неродственная особь может притвориться моим братом-близнецом и забрать у меня мороженое! Это может привести к потере мороженого и всех связанных с ним эволюционных преимуществ! Так почему же я должен идти на такой риск?

Исходя из этих рассуждений кажется, что альтруизм никогда не должен встречаться в природе. Если речь идет об игре с нулевой суммой, то это действительно так. Однако если мы предположим, что порции мороженого неравномерно распределены между особями, то в какой-то момент я могу получить намного больше мороженого, чем способен съесть.