Старение. Почему эволюция убивает? - Петр Владимирович Лидский

class="p1">Рис. 36. Вязкость — важнейшее свойство популяции, определяющее эволюцию продолжительности жизни. Если вязкость популяции низкая, то есть животные взаимодействуют хаотично, то хронические патогены оказывают меньшее эволюционное влияние на продолжительность жизни. Эксперимент аналогичен приведенному на рис. 24, но с тем отличием, что животные свободно двигались по всему полю и взаимодействовали друг с другом случайным образом. За счет этого заражение более не происходило в большей степени между родственными животными, и поэтому долгоживущие варианты побеждали в отборе, несмотря на присутствие хронического стерилизующего патогена (по [1]).

В феодальных деревнях структура населения довольно похожа на ту, что была у охотников-собирателей. Но здесь добавляются ежегодные сельские ярмарки, которые собирают толпы людей из отдаленных мест и несколько увеличивают обмен патогенами между неродственными членами популяции.

Урбанизация собрала в города массы людей, усиливая неродственную передачу патогенов. В средневековом городе человек мог распространять патогены как в своей семье, так и среди своих соседей, а иногда и жителей отдаленных районов, когда ему приходилось их посещать. Миграции и войны еще больше усугубляют передачу патогенов между неродственными людьми.

Структура сетей передачи патогенов становится еще более сложной в современных мегаполисах. Мы активно распространяем патогены внутри нескольких компактных сообществ, таких как семья, рабочие коллективы, а также группы по интересам, которые мы регулярно посещаем, например спортивные клубы или церкви. В общественном транспорте или супермаркетах у нас есть шанс обменяться патогенами со случайными людьми, которых мы можем больше никогда не встретить. Дальние путешествия добавляют глобальное измерение в сети передачи патогенов человека.

Как видите, в ходе человеческой истории родственные связи в сети передачи патогенов резко уменьшились. Если охотники-собиратели заражали в основном своих родственников, то люди, живущие в современных городах, гораздо больше взаимодействуют с неродственными особями.

Теперь, когда мы немного разобрались в том, что такое сети передачи патогенов, мы можем вернуться к животным и попытаться соотнести их необычные способы старения со свойствами сетей передачи патогенов и другими экологическими факторами. После прочтения этой главы, читатель может быть немного разочарован тем, что мы много говорим о животных и мало о человеке. Однако, изучение старения у животных совершенно необходимо для того, чтобы проверить правильность работы нашей теории. Лишь после того как теория будет доказана и проверена, мы сможем применить ее для лечения старения человека.

Глава 37

Полеты, расселение и долголетие

Расселение и передвижение животных ограничены их скоростью, а также естественными преградами. Если мы исследуем генетическое родство в зависимости от распределения животных в пространстве, то в большинстве случаев мы обнаружим, что близкие родственники проживают неподалеку друг от друга. Зависимость родства особей от расстояния может отличаться в зависимости от подвижности и поведения животных. Так, родство взаимодействующих, а следовательно, и заражающих друг друга индивидуумов может быть снижено у животных, которые селятся вдали от своих родителей после того, как покидают родное жилище.

Здесь мы находим объяснение связи между полетом и долголетием. Расстояние, на которое отселяются летающие животные, может быть очень большим. В среднем у летающих птиц оно в десять раз превышает показатель для нелетающих млекопитающих сопоставимых размеров [124]. Способность летать позволяет быстро перемещаться на большие расстояния и преодолевать препятствия, непроходимые для наземных животных. Следовательно, полет может повлиять на эволюцию долголетия не потому, что он защищает животных (в главе 24 мы обнаружили, что это не так), а потому, что он уменьшает родство взаимодействующих и заражающих друг друга особей. Если мы применим правило Гамильтона (b× r c), то у летающих животных параметр r будет слишком маленьким и неравенство не будет соблюдаться. Таким образом, модель контроля патогенов может объяснить загадочную связь между полетом и медленным старением.

А как же летучие мыши? Не все летучие мыши живут долго. Почему именно гибернирующие летучие мыши, живущие в пещерах, и вампиры — долгожители? Можно ли это объяснить инфекциями? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимы дополнительные исследования. Однако существует большая вероятность того, что все три признака способствуют эволюции более продолжительной жизни из-за роста эффективности передачи патогенов. Эта связь на первый взгляд может показаться запутанной: как высокая инфекционность может привести к эволюции более долгой жизни? Разве это не противоречит всему, сказанному выше?

Рис. 37. Высокая эффективность передачи патогена не позволяет контролировать эпидемию за счет короткой продолжительности жизни. Если скорость передачи патогена низкая, то доля зараженных среди особей старших возрастов является высокой и их смерть от старости помогает снизить патогенную нагрузку. Если патоген имеет высокую инфекционность, то особи заражаются в очень раннем возрасте, разница в количестве зараженных индивидуумов между возрастными группами выражена меньше или отсутствует. В этом случае гибель пожилых особей от старости не приводит к селективному удалению зараженных и не влияет на развитие эпидемии.

Давайте внесем дополнительное уточнение. Более короткая жизнь, чтобы быть эволюционно полезной, должна быть инструментом контроля патогенов. Однако если каждое животное заражается хронической болезнью до возраста полового созревания, старение не поможет предотвратить ее распространение. При таких условиях старение и смерть не представляют эволюционной ценности, поэтому должна появляться большая продолжительность жизни.

Далее, короткая жизнь, чтобы быть эволюционно полезной, должна помогать родственникам индивидуума, в противном случае она не будет удовлетворять правилу Гамильтона (см. главу 13). Адаптивная смерть зараженной особи должна спасать от потенциальной инфекции прежде всего ее родичей. Поэтому у животных, для которых характерны интенсивные и беспорядочные взаимодействия между неродственными особями, даже присутствие большого количества патогенов не должно приводить к развитию короткой жизни. Справедливо ли это рассуждение для летучих мышей?

Рассмотрим сперва вопрос гибернации. Многие летучие мыши, чтобы сохранить тепло во время спячки, зимуют в больших скоплениях, состоящих из сотен, если не тысяч животных. Иногда такие гнезда вмещают представителей нескольких видов, и ясно, что потенциал для передачи патогенов в этих группах огромен. Эпизоотия синдрома белого носа 50, опустошающая зимующие колонии летучих мышей по всей Северной Америке, показала, насколько хорошо патогены могут передаваться в таких сообществах [125]. Но все ли летучие мыши гибернируют в больших скоплениях? Нет, не все. Например, упоминавшиеся выше короткоживущие уссурийские трубконосы (глава 25) спят поодиночке в маленьких углублениях, которые они выкапывают в снегу.

Проживание в пещерах тоже может быть связано с беспорядочной и интенсивной передачей патогенов. Убежища летучих мышей часто бывают переполнены, поскольку количество доступных пещер ограничено. Более того, плохая вентиляция и низкая температура могут способствовать долгосрочной стабильности патогенов. У некоторых африканских народов пещеры, населенные летучими мышами, пользуются дурной славой именно потому, что их посещение может привести к заражению.