Три теории старения и способы его победить. Отрывок из книги звезды научпопа Митио Каку

В научпопе американец Митио Каку занимает место рядом со Стивеном Хокингом и Ричардом Докинзом, то есть где-то на самом верху. Каждая его книга — событие. Пока Каку еще занимался наукой, а не только ее популяризацией, он лез в самые дебри: теорию струн и другие области на границе физики и фантазерства с мудреным математическим аппаратом. Его тексты для читателей без специальной подготовки выдержаны в том же духе: не сразу ясно, где в них заканчивается наука и начинается научная фантастика. Но тем они и хороши. В "Будущем человечества: Колонизации Марса, путешествиях к звездам и обретении бессмертия" Каку проводит ревизию самых свежих знаний и пытается представить, что эти знания позволят нам сделать. Прогноз его оптимистичный. Поселение на Марсе? Это можно, но что если полететь к другим звездам? Каку считает, что впереди человечество ждут поистине великие свершения. В этом он старомоден. Таким же задором обладали виднейшие умы эпохи модерна, которые верили в бесконечный прогресс, в то, что природу можно полностью познать и подчинить. Подобно ученым прошлого, Каку не очень-то интересно, нужно ли это делать и какова обратная сторона прогресса. Но XX век, когда людей стерилизовали и истребляли согласно наукообразным постулатам евгеники, а мир чуть не сгорел в пламени ядерных бомб, показал, что знания не всегда приносят благо. В приведенном отрывке из новой книги Каку идет речь о том, как усовершенствовать человека для путешествий к другим звездным системам. Ученым придется постараться: даже до ближайшей звезды придется лететь сотни, а то и тысячи лет. Может ли современная наука раскрыть секреты процессов старения, замедлив или даже вообще остановив ход биологических часов и увеличив ожидаемую продолжительность жизни почти до бесконечности? Человечество стремится к этому испокон веку, но есть и новый фактор — в настоящее время эта идея привлекла к себе внимание многих богатейших людей планеты. Все больше предпринимателей из Кремниевой долины вкладывают миллионы в исследование процессов старения с целью победить этот процесс. Не удовлетворившись объединением всего мира в единую сеть, они ставят перед собой новую цель — жить вечно. Сооснователь Google Сергей Брин надеется найти ни много ни мало "лекарство от смерти". И компания Calico под управлением Брина со временем, возможно, вольет миллиарды долларов в партнерство с фармацевтической компанией AbbVie, чтобы разобраться с этой проблемой. Сооснователь Oracle Ларри Эллисон считает, что смириться со смертностью человека "немыслимо". Сооснователь компании PayPal Питер Тиль мечтает прожить скромные 120 лет, тогда как русский интернет-магнат Дмитрий Ицков хочет жить до 10 000 лет. С поддержкой таких людей, как Брин, и доступом к технологическим инновациям мы, возможно, сумеем наконец направить всю мощь современной науки на разгадку этой древней тайны и повышение продолжительности нашей жизни. Не так давно ученые раскрыли один из глубочайших секретов процесса старения. После многих столетий фальстартов у нас имеется всего несколько надежных, проверяемых теорий, которые представляются перспективными. Среди них ограничение калорийности, теломераза и гены старения. Из перечисленного только один метод уже доказал способность продлевать жизнь животных, иногда даже удваивать ее срок. Этот метод подразумевает серьезное ограничение калорийности пищи животного. В среднем те животные, которые съедают на 30% меньше калорий, живут на 30% дольше. Это было продемонстрировано на дрожжевых клетках, червях, насекомых, мышах и крысах, собаках и кошках, а теперь уже и на приматах. Строго говоря, это единственный метод, принимаемый всеми учеными: все признают, что он меняет продолжительность жизни всех без исключения животных, на которых до сих пор проводились испытания. Единственное значимое животное, на котором этот метод до сих пор не опробован, — это человек. Теория состоит в том, что животные в дикой природе ведут полуголодную жизнь. В тучные времена они используют свои ограниченные ресурсы на продление рода, а в тощие времена входят в состояние, близкое к анабиозу, чтобы сберечь ресурсы и пережить голодный период. Уменьшение рациона запускает второй вариант биологического ответа организма, и животное живет дольше. Единственная проблема ограничения калорийности, однако, состоит в том, что при низкокалорийном питании животные становятся сонными, вялыми и теряют интерес к сексу. А большинство людей заартачится, если предложить им съедать на 30% калорий меньше. Поэтому фармацевтическая промышленность очень хотела бы найти химические вещества, которые управляют этим процессом, и овладеть мощью ограничения калорийности, избежав при этом ее очевидных побочных эффектов. Не так давно было выделено перспективное химическое вещество, получившее название ресвератрол. Это вещество, обнаруженное в красном вине, помогает активировать белок сиртуин , который, как было показано, замедляет процесс окисления — принципиально важный компонент старения — и потому может отчасти защитить организм от связанного со старением повреждения молекул. Мне довелось брать интервью у Леонарда Гаренте , исследователя из Массачусетского технологического института, который первым продемонстрировал связь между этими химическими веществами и процессом старения . Он был удивлен количеством фанатиков новых диет, набросившихся на эти соединения, как на источник вечной молодости. Гаренте относился к этому скептически, но допускал, что если когда-нибудь будет найдено реальное средство от старения, то эти вещества, возможно, сыграют здесь определенную роль. Он даже стал одним из основателей компании Elysium Health, занявшейся такими исследованиями. Еще одним ключом к проблеме старения может стать теломераза, помогающая регулировать ход наших биологических часов. При каждом делении клетки концы хромосом, называемые теломерами, становятся чуть короче. Со временем, после приблизительно 50–60 делений, теломеры становятся такими короткими, что вообще пропадают, и хромосома начинает разваливаться. В результате клетка дряхлеет и теряет способность нормально функционировать. Существует предел для числа делений клетки, называемый пределом Хейфлика. (Я однажды брал интервью у доктора Леонарда Хейфлика, и он рассмеялся, когда я спросил его, можно ли каким-то образом обойти предел Хейфлика и обезопасить себя от смерти. Он был настроен в высшей степени скептически и считал этот биологический предел основным в сложном и многообразном биохимическом процессе старения. Мы пока мало знаем о нем и далеки от возможности изменить этот предел в клетках человеческого организма.) Нобелевский лауреат Элизабет Блэкберн настроена более оптимистично: "Все признаки, включая генетику, говорят, что существует причинная связь между теломерами и теми неприятными вещами, которые происходят по мере старения ". Она отмечает, что есть непосредственная связь между укороченными теломерами и некоторыми болезнями. К примеру, если теломеры у вас укороченные (как у нижней трети популяции), риск развития сердечно-сосудистых заболеваний для вас выше на 40%. "Именно укорачивание теломеров, судя по всему, лежит в основе риска тех заболеваний, которые нас убивают… это сердечные болезни, диабет, рак, даже болезнь Альцгеймера", — заключает Блэкберн. В последнее время ученые экспериментируют с теломеразой — ферментом, открытым Блэкберн и ее коллегами и предотвращающим укорачивание теломеров. Этот фермент способен, в определенном смысле, "остановить часы". Клетки кожи, омываемые теломеразой, могут делиться до бесконечности, выходя далеко за предел Хейфлика. Мне довелось однажды брать интервью у доктора Майкла Уэста , работавшего в Geron Corporation. Уэст экспериментирует с теломеразой и утверждает, что может "обессмертить" клетку кожи в лаборатории, так что она будет жить вечно. Клетки кожи в его лаборатории могут делиться не 50–60, а сотни раз. Следует, однако, указать, что с теломеразой следует обращаться очень аккуратно, поскольку раковые клетки тоже бессмертны и тоже используют теломеразу, чтобы добиться бессмертия. Одно из отличий раковых клеток от нормальных заключается в том, что они живут вечно и размножаются безо всякого предела, порождая опухоли, которые нас убивают. Так что нежелательным побочным продуктом использования теломеразы может стать рак. Генетика старения Еще одна возможность победить старение связана с генной инженерией. Тот факт, что гены сильно влияют на старение, очевиден. Бабочки после выхода из кокона живут всего несколько дней или недель. Мыши, которых изучают в лабораториях, обычно живут всего около двух лет. Собаки стареют примерно в семь раз быстрее людей и живут немногим более десяти лет. Изучая животное царство, мы находим существа, которые живут так долго, что продолжительность их жизни трудно измерить. В 2016 г. автор статьи в журнале Science сообщил, что гренландская полярная акула живет в среднем 272 года и превосходит по продолжительности жизни гренландского кита (в среднем 200 лет). Это делает гренландскую акулу самым долгоживущим позвоночным животным. Их возраст ученые подсчитывали путем анализа слоев ткани в глазу акулы, который растет послойно, как луковица. Мало того, они обнаружили одну акулу, возраст которой составлял 392 года, и еще одну, которой, возможно, было целых 512 лет. Таким образом, разные биологические виды с разным генетическим аппаратом сильно различаются между собой по продолжительности жизни. Исследования показывают, что даже среди людей, хотя гены у всех нас почти идентичны, близнецы и вообще близкие родственники имеют близкую ожидаемую продолжительность жизни и что люди, отобранные случайным образом, различаются по этому признаку намного сильнее. Но, если старение хотя бы отчасти управляется генами, очень важно выделить те гены, которые им управляют. Здесь возможно несколько подходов. Один из перспективных подходов состоит в том, чтобы анализировать гены молодых людей, а затем сравнивать их с генами стариков. Сравнив два набора генов при помощи компьютера, можно быстро выделить места, где наблюдается больше всего генетических повреждений, вызванных старением. К примеру, старение автомобиля происходит в первую очередь в двигателе, где сильнее всего сказываются коррозия и механический износ. В живой клетке роль "двигателя" играют митохондрии. Именно в них сахара окисляются с выделением энергии. Подробный анализ ДНК внутри митохондрий указывает на то, что ошибки, и правда, концентрируются именно здесь. Есть надежда, что когда-нибудь ученые смогут использовать собственные ремонтные механизмы клетки, чтобы обратить вспять процесс накопления ошибок в митохондриях и тем самым продлить срок полезной жизни клетки. Томас Перлс из Бостонского университета, исходя из предположения, что некоторые люди генетически предрасположены к более долгой жизни, проанализировал гены долгожителей и описал 281 маркер для генов, которые, судя по всему, замедляют процесс старения и каким-то образом делают долгожителей менее уязвимыми для болезней. Мало-помалу механизм старения становится нам понятен, и многие ученые с осторожным оптимизмом говорят о том, что в ближайшие десятилетия он, возможно, станет управляемым. Исследования показывают, что старение, судя по всему, есть просто накопление ошибок в ДНК и клетках, и когда-нибудь мы, возможно, научимся останавливать или даже обращать вспять этот процесс. Мало того, некоторые гарвардские исследователи настроены настолько оптимистично, что уже создали коммерческие компании в надежде заработать на результатах исследований процессов старения. Сам факт, что гены играют важную роль в определении продолжительности нашей жизни, сомнению не подлежит. Проблема заключается в том, чтобы определить, какие именно гены задействованы в процессе, отделив при этом их действие от действия среды, и изменить нужные гены. Противоречивые теории старения Один из старейших мифов, связанных со старением, гласит, что можно сохранить вечную молодость, если пить кровь или поглощать душу молодых, будто юность может передаваться от человека к человеку, как в легендах о вампирах. Суккуб — прекрасное мифическое создание, которое остается вечно юным, потому что при поцелуе высасывает юность из вашего тела. Современные исследования показывают, что в этой идее, возможно, содержится зерно истины. В 1956 г. Клайв Маккей из Корнеллского университета соединил и сшил кровеносные сосуды двух крыс — старой развалины и молодой энергичной особи. Он с изумлением обнаружил, что после операции старая крыса стала выглядеть моложе, а молодая, напротив, старше. Несколько десятилетий спустя, в 2016 г., Эми Вейджерс в Гарвардском университете заново проверила результаты этого эксперимента. К своему удивлению, она обнаружила у мышей тот же омолаживающий эффект. После этого она выделила белок, получивший название GDF11, который, судя по всему, лежал в основе этого процесса. Результаты Вейджерс были настолько замечательными, что журнал Science назвал их в числе десяти главных прорывных открытий года. Однако в последующие годы другие группы исследователей, пытаясь проверить ее поразительное заявление и повторить эксперимент, получали смешанные результаты. До сих пор неясно, станет ли GDF11 важным оружием в нашем походе против старения. Еще один противоречивый результат связан с гормоном роста человека (ГРЧ), некоторое время вызывавшим почти повальное увлечение. К сожалению, информация об эффективности ГРЧ в борьбе со старением основана на очень небольшом числе надежных исследований. В 2017 г. результаты масштабного исследования в Университете Хайфы (Израиль) с участием более чем 800 пациентов указали скорее на противоположный результат — на самом деле ГРЧ может снижать ожидаемую продолжительность жизни. Мало того, результаты другого исследования показывают, что генная мутация, вызывающая сниженный уровень этого гормона, возможно, продлевает жизнь человека. Значит, прием ГРЧ может вызывать негативные последствия. Результаты этих исследований — полезный урок всем нам. Дикие утверждения, высказывавшиеся о причинах и природе старения, часто меркли при ближайшем рассмотрении и тщательном анализе. Сегодня исследователи требуют, чтобы все без исключения результаты исследований были проверяемыми, воспроизводимыми и опровержимыми, что является признаком настоящей науки. Практически на наших глазах рождается биогеронтология — наука, которая должна открыть тайны процесса старения. Рост научной активности в этой области можно назвать взрывным, сейчас исследуется множество перспективных генов, белков, процессов и химических веществ, включая ген FOXO3, процесс метилирования ДНК, комплекс белков mTOR, инсулиновый фактор роста, генетическую модификацию Ras2, акарбозу, метформин, альфа-эстрадиол и т. п. Каждое из этих направлений исследований вызвало громадный интерес ученых, но пока мы располагаем только предварительными результатами. Время покажет, какой из этих подходов обещает наилучшие результаты. Поиски источника вечной молодости — то, чем в прежние времена занимались мистики, шарлатаны и безумцы, — ведут лучшие ученые мира. Хотя лекарства от старения до сих пор не существует, ученые рассматривают самые разные подходы к проблеме, и некоторые из них представляются весьма перспективными. Они уже могут увеличить срок жизни некоторых животных, но пока неясно, можно ли будет перенести эти методики на человека. Исследования продвигаются невероятными темпами, но до разрешения загадки старения нам пока еще очень далеко. Со временем, возможно, нам удастся найти способ замедлить или даже остановить процесс старения, сочетая несколько разрабатываемых подходов. Возможно, прорывные открытия в этой области совершит следующее поколение ученых. Джеральд Сассман однажды посетовал: "Не думаю, что время пришло, но оно уже близко. Боюсь, что я, к несчастью, принадлежу к последнему поколению, которому предстоит умереть".