Старение. Почему эволюция убивает? - Петр Владимирович Лидский

Зададимся вопросом: существует ли взаимосвязь между плодовитостью и долголетием у людей? Первоначальные исследования аристократических родословных указывали на наличие такой связи. В 1998 году голландский врач, специалист по старению Руди Вестендорп и автор теории одноразовой сомы Том Кирквуд опубликовали статью, в которой показали, что женщины из британских аристократических семей, доживавшие до девяноста — ста лет, имели в среднем меньше детей, чем умиравшие на седьмом-восьмом десятке [78]. Однако более подробный анализ отверг эти выводы: оказалось, что исходные данные, использованные в статье, были низкого качества, а более аккуратное исследование выявило отсутствие корреляции [79]. Деторождение у мышей тоже не ускоряло их последующего старения [80]. В настоящее время считается, что количество детей не влияет на продолжительность жизни их матерей.

Таким образом, плодовитость негативно коррелирует с долголетием, только если сравнить эти параметры между различными видами (а не рассматривать на внутривидовом примере, как в вышеописанном исследовании): короткоживущие мыши размножаются чаще, чем долгоживущие слоны, и приносят больше детенышей. Как мы уже говорили, короткая продолжительность жизни может приводить к освобождению свободных ниш и, таким образом, способствовать эволюции высокой плодовитости. Неясно, существует ли обратное воздействие: влияет ли плодовитость на продолжительность жизни?

Взаимосвязь между плодовитостью и долголетием иногда наблюдается на индивидуальном уровне, например у дрозофил. Однако в этом случае ускоренное старение может быть связано не с собственно размножением, а с сопутствующими факторами, такими как спаривание.

У людей взаимосвязь между индивидуальным репродуктивным успехом и долголетием обнаружить пока не удалось.

Глава 21

Размер мозга

Размер мозга положительно коррелирует с долголетием: высокоинтеллектуальные животные, например приматы, живут долго. Это взаимодействие может частично объясняться корреляцией с упомянутым ранее темпом жизни. У животных с высоким интеллектом, как правило, низкая смертность, долгое время созревания, мало детенышей, они инвестируют значительное время в обучение потомства. Следовательно, долгая жизнь в этом случае может, по крайней мере в некоторых случаях, возникать как побочный эффект низкой плодовитости и необходимости использования преимуществ интеллекта.

Примечательно, что корреляция между интеллектом и продолжительностью жизни имеет исключения. Так, осьминоги, самые интеллектуальные животные среди беспозвоночных, живут относительно недолго. Их продолжительность жизни исчисляется всего несколькими годами, а некоторые виды вообще семельпарны (подробнее об этом явлении мы говорили в главе 15) и умирают сразу после спаривания или размножения. Поразительно, но гигантские осьминоги (Enteroctopus dofleini) могут весить до пятидесяти килограммов, а продолжительность их жизни составляет всего около пяти лет [81].

Эволюционные причины столь короткой продолжительности жизни такого массивного и интеллектуально развитого животного точно неизвестны. Самки осьминогов откладывают большое количество яиц, а молодь этих моллюсков очень быстро созревает. В этом случае возможное влияние темпа жизни на долголетие, если мы, конечно, допускаем его существование, по-видимому, перевешивает влияние интеллекта.

Глава 22

Скорость метаболизма

Исторически скорость метаболизма считалась критическим физиологическим фактором, влияющим на долголетие животных. Если мы сравним разные виды млекопитающих, то обнаружим, что быстрое старение обычно встречается у животных с активным метаболизмом, частым сердцебиением, высокой температурой тела, высоким потреблением кислорода, быстрым обменом белков и т. д. Землеройки имеют самые высокие метаболические показатели и самую короткую продолжительность жизни, в то время как слоны и киты — наоборот.

Влияет ли скорость метаболизма на долголетие? Можно ли это проверить экспериментально? Действительно, мутантные мыши с пониженной температурой тела живут значительно дольше. Наиболее частая интерпретация этого эксперимента сводится к тому, что высокая скорость метаболизма сопровождается более высоким уровнем повреждений, что приводит к сокращению продолжительности жизни. Например, во времена расцвета теории оксидативного стресса, когда считалось, что старение является результатом окисления 38, интенсивность дыхания рассматривалась как критический физиологический фактор, определяющий скорость старения. Это привлекательная концепция, подкрепленная интуитивной механической аналогией: машина с быстро движущимися частями изнашивается быстрее, чем медленно работающая.

Хотя эти эксперименты выглядят очень убедительными, корреляция между скоростью метаболизма и долголетием впоследствии оказалась не такой однозначной. Так, аккуратное сравнение параметров различных видов показало… отсутствие корреляции между скоростью их метаболизма и долголетием! Как такое возможно⁈ Ведь выше мы сравнивали слонов и землероек. Оказалось, что такое сравнение корректно лишь частично, поскольку эти животные отличаются не только метаболической активностью, но также размерами тела и другими параметрами.

С помощью статистических методов мы можем очистить корреляцию от других факторов и сравнивать только активность метаболизма, как если бы все эти животные были одного размера [19]. Этот анализ не выявил корреляции между долголетием и активностью метаболизма! Чем больше млекопитающее, тем ниже его метаболическая активность. Таким образом, большой размер тела является вероятной детерминантой как долголетия, так и низкой скорости обмена веществ.

Наличие непосредственной связи между метаболизмом и продолжительностью жизни при сравнении разных видов животных не доказано.

Вдобавок мы легко можем найти исключения из этой закономерности. Например, долгоживущие летучие мыши и птицы имеют высокий уровень метаболизма по сравнению с нелетающими млекопитающими сходного размера. Полет требует больших затрат энергии, а следовательно, активного дыхания и высокого уровня обмена веществ. Однако летающие животные живут поразительно долго. Таким образом, связь между метаболической активностью и долголетием может быть разобщена. А в следующей главе мы обсудим связь между полетом и продолжительностью жизни, которая заслуживает отдельного рассмотрения.

38 Напомним: эта некогда доминировавшая теория полагала, что старение вызывается окислением биологических молекул активными формами кислорода, которые в свою очередь образуются как побочный продукт клеточного дыхания. Мы кратко рассказывали об этой теории в главе 7.

Глава 23

Летающие аномалии

Животные, способные к полету, живут гораздо дольше, чем нелетающие животные сопоставимой с ними массы. Например, домовые воробьи (Passer domesticus) могут жить в неволе до двадцати лет [19]. По сравнению с мышами, имеющими похожие размеры, это внушительная разница — в 6–10 раз. Может ли быть так, что птицы живут дольше из-за каких-то свойств их физиологии, не имеющих отношения к полету?

Чтобы ответить на этот вопрос, мы можем проанализировать продолжительность жизни нелетающих птиц. Оказывается, они живут намного меньше, чем летающие птицы [71]! Например, африканский страус (Struthio camelus) может жить до шестидесяти — семидесяти лет, но того же возраста достигает и андский кондор (Vultur gryphus), который примерно в десять раз меньше по массе. Плохо летающие курообразные живут меньше других хорошо летающих птиц. При этом активность полета прямо коррелирует с уровнем метаболизма: у нелетающих и плохо летающих видов он ниже. И все же, несмотря на это продолжительность жизни у этих видов меньше.

А как на счет летающих млекопитающих? Некоторые виды летучих мышей тоже живут очень долго, например, крошечные ночницы