Старіння не є неминучим фактом життя - багато тварин вже знайшли спосіб відтягнути момент смерті. Їхні підказки можуть допомогти нам усім насолоджуватися довгим і здоровим життям. Наприклад, хоча б до двохсот років. Ви можете уявити собі таке? Я так.
Всього через 30 років після публікації «Мобі Діка», група аляскінських китобоїв спробувала приборкати власного гіганта з океану. Їхньою метою став гренландський кит чоловічої статі, другий за величиною ссавець на Землі.
Цей вид славиться своєю дивовижною довговічністю: згідно з фольколором інуїтів, ці кити живуть «два людських життя», а також вивільняються від гарпунів за рахунок своєї величезної сили.
Ці китобої були озброєні за останнім словом техніки, зокрема - «списом-бомбою», яке вибухає при попаданні, щоб пробити товстий шар китового жиру. Проте, і цього було недостатньо, щоб перемогти кита. Три фрагменти списа потрапили йому в бік, але - як Мобі Дік - він вирвався і пішов всього лише з поверхневими пораненнями.
Кіт продовжував блукати непойманним ще 120 років, до 2007 року, поки група китобоїв його, нарешті, не зловила. Вона навіть виявила фрагменти того самого списа, якого залишилося в китовому жирі.
За різними оцінками, ці кити живуть щонайменше 150 років і, можливо, до 210 років. Крім злегка скрутної шкіри, зайвого жиру і бойових шрамів, кити виявляють на диво мало шкідливих наслідків довгого життя. Що, своєю чергою, становить величезний інтерес для лікарів, які вивчають старіння.
"Вони живуть набагато довше людей, але живуть у дикій природі, не звертаючись до лікаря і не користуючись благами людського суспільства, - каже Жуан Педро де Магалхаес з Ліверпульського університету. - Таким чином, вони повинні бути природним чином захищені від хвороб старості ".
Вивчаючи цих китів та інші надзвичайно довгоживучі істоти, де Магалхаес і колеги сподіваються, що ми зможемо знайти нові ліки, які аналогічним чином будуть уповільнювати розпад людського тіла і відкладати смерть.
"Старіння - це загадка, ми знаємо відносно мало про пов'язані з нею біологічні процеси, і воно залишається першопричиною страждань і смерті в сучасному світі, - говорить де Магалхаес. - Якби ми могли хоча б ненадовго його відкласти, це було б безпрецедентним дивом для людини ".
Вадим Гладишев з Гарвардського університету згоден з ним. "Це найважливіше біологічне питання, оскільки більшість хронічних захворювань людини випливають зі старіння. Біомедична наука організована так, щоб здебільшого займатися конкретними захворюваннями, на кшталт раку, Альцгеймера або діабету ", - говорить він. «Але якщо ви відкладаєте старіння, ви можете відкласти і всі пов'язані з ним захворювання заодно».
Зі старінням пов'язані різні фактори. По-перше, навколишнє середовище: ніхто не може жити в бульбашці, тому наша ДНК та інша молекулярна інженерія повільно пошкоджується шкідливими хімікатами або випромінюванням. Хоча наші клітини мають інструменти для ремонту, зрештою руйнування стають занадто обширними, призводять до мутацій, і клітини розростаються в пухлини.
Ми також могли б вирішити проблеми з власним метаболізмом: як печі потребують регулярної чистки, наші клітини виробляють безліч відходів у міру спалювання енергії. Відходи накопичуються з плином часу і можуть порушувати важливі біологічні процеси. «Сума збитку накопичується і організм не в змозі впоратися з ним», - говорить Гладишев.
Нарешті, тіло стикається з проблемами регенерації органів: кожна хромосома має зв'язку ДНК на закінченнях, які називаються теломерами і які поводяться подібно пластиковим наконечникам на шнурках, що перешкоджають їх розповзанню.
Теломера стає коротшою кожного разу, коли клітина ділиться, поки, зрештою, не стає настільки короткою, що клітина починає функціонувати некоректно, або вмирає. З таким результатом ми стаємо вразливі до різних захворювань.
Звіринець Мафусаїла
Все вказує на те, що якась непереборна сила штовхає нас до смерті - але кілька ліній доказів говорять про те, що існують гальма, здатні уповільнити цей процес. Наприклад, загальні діабетичні ліки, метформін, може трохи уповільнити старіння у мишей.
І проста зміна одного гена, який бере участь у клітинному метаболізмі біля кільчастих черв'яків, може набагато продовжити його життя; і хоча малоймовірно, що такі ж зміни допоможуть більш комплексним організмам, все це натякає на те, що старіння цілком піддається контролю. «Старіння на диво пластичний процес, яким можна керувати», - говорить де Магалхаес.
Вчені на кшталт Магалхаеса і Гладишева перебувають у пошуках інших кандидатів, використовуючи як керівників реальних мафусаїлів (Мафусаїл - найбільш довгоживучий біблійний персонаж).
Серед одних тільки ссавців тривалість життя спостерігається найрізноманітніша, від землерийок, які живуть не довше півроку, до гренландських китів, які живуть більше двохсот років. З якихось причин, природний відбір підштовхнув певних істот розвивати власні еліксири життя.
"Метформін трохи продовжує життя мишей, але якщо поглянути на різних істот, здатність природного відбору збільшувати тривалість життя набагато потужніше, - говорить де Магалхаес. - Вони будуть, швидше за все, виробляти інші механізми продовження життя, опираючись раку та іншим віковим захворюванням ".
І кожна з них може поліпшити нашу медицину. Або як зазначає Гладишев, "природа змінює тривалість життя постійно, питання лише в тому, як вона це робить. Чи можемо ми орієнтуватися на цю механіку, тим самим продовжуючи тривалість життя людей? ".
Найцікавіші створення знаходяться серед особливих довгожителів; конкретні види можуть пережити, здається, навіть найближчих родичів. І вони не завжди такі величні, як гренландський кит.
Зі своєю зморшнистою і безволосою шкірою, голий землекоп зовсім не схожий на дитину на плакаті, що пропагує здоровий спосіб життя - але живе до 30 років, куди більше, ніж 2-3 роки, які можуть дозволити собі звичайні миші.
Крім того, голий землекоп надзвичайно стійкий до раку - у тисяч окремих землекопів, вивчених в лабораторіях, не було виявлено жодного випадку раку. Навіть коли їх купали в сильних канцерогенах, вони залишалися невразливі до раку.
Це може бути частково пояснено тим, що їхні клітини перестають рости, коли стають занадто щільними - цей механізм зупиняє розмноження пухлини і бере ріст під контроль. І він, схоже, випливає з особливо «важкої» версії хімічної речовини, відомої як гіалуронова кислота.
Ця молекула є частиною лісів, що оточують клітку, і могла спочатку брати участь у розвитку еластичності шкіри голого землекопа, щоб йому було простіше протискуватися через тісні нори.
Сьогодні вона, схоже, є частиною сигнальної системи, яка зупиняє клітини від безконтрольного розмноження. Іншими словами, навіть якщо мутація дозволяє утворитися пухлини, гіалурон зупиняє її подальший розвиток.
Гладишев також вивчав кажан Брандта - крихітну істоту, яка живе понад 40 років, незважаючи на те, що важить трохи більше кубика цукру-рафінаду. «Зважаючи на його розмір, цей випадок крайній», - каже Гладишев.
Він знайшов незвичайні мутації навколо рецепторів мишей, які забезпечують зростання гормонів та інсулін-подібний фактор зростання - зміни, які могли б навести нас на думки про те, як контролювати метаболізм у тварин, обмежуючи пошкодження, які зазвичай приходять з віком.
Чи виявить кит-рекорсдмен подібні натяки? Величезні розміри кита - 20 метрів у довжину і до сотні тонн вага - створюють деякі унікальні проблеми, цікаві біологам на кшталт Магалхаеса і Гладишева. Наприклад, якби його клітини спалювали енергію з такою ж швидкістю, як клітини мишей, надлишок тепла вскип'ятив би навколишню воду, тому еволюція виробила у кита повільний метаболізм і низьку температуру тіла.
Таке величезне тіло також піддає вас величезному ризику раку, завдяки простій математиці: чим більше у вас клітин, тим вище шанси на те, що у вас з'являться шкідливі мутації. (Насправді, одне дослідження навіть показало, що високі люди трохи більш схильні до розвитку раку, ніж низькі, з цієї причини).
І проблема ускладнюється, якщо ви живете довше, ви відчуваєте «більше поділів клітин, тому ймовірність раку сильно виростає», каже Леонард Нанні з Каліфорнійського університету в Ріверсайді, який досліджує еволюцію раку.
Безсмертний зоопарк
Чи можуть якісь істоти жити вічно?
- Гренландський кит може жити довше двох століть, що робить його найстарішим ссавцем. Але як можна порівняти це з іншими типами організмів? Дослідження насіння остистої сосни, яка живе до 4700 років, не виявило ніяких особливих клітинних мутацій, які могли б проявитися з часом.
- Колоніальні тварини на зразок коралів можуть жити більше 4000 років. Але окремі поліпи не протягнуть більше декількох років.
- Молюск мін вважається найстарішою одиночною твариною. Цей океанічний довгожитель був 507 років від роду, коли біологи дістали його з прибережних вод поблизу Ісландії в 2006 рік.
Якщо відштовхуватися від людських темпів розвитку раку, всі великі кити повинні бути всіяні пухлинами ще до народження - але вони продовжують жити і жити. Цей факт відомий як «парадокс Пето» і свідчить про те, що кити, як і голі землекопи, мають в рукаві хитрі еволюційні трюки, щоб впоратися зі шкідливими мутаціями.
Якщо помістити їх у контекст інших тварин, вони реально будуть довгожителями. У них повинні бути якісь механізми придушення зростання пухлин, яких немає у нас.
Саме ці механізми, і багато іншого, намагається знайти Магалхаес, вдивляючись у геном кита. Спочатку він намагався експериментувати з тканиною. І в кінцевому підсумку знайшов команду, яка вже налагодила зв'язки з інуїтськими мисливцями.
Щоб зберегти свої життєві традиції, корінні суспільства навколо Арктики ловлять і вбивають обмежену кількість гренландських китів щороку. Хоча спочатку вони з підозрою ставилися до сторонніх, зрештою мисливці погодилися допомогти вченим взяти частину тканин з видобутку.
Навіть після збору матеріалу, група зіткнулася з надзвичайним завданням вибудовування генетичної послідовності. Враховуючи величезний обсяг даних, завдання було схоже на нарізання сотень або тисяч копій Мобі Діків і потім вибудовування окремих послідовностей в осмислений порядок.
Результатом стала серія висновків, яка могла б прокласти шлях для майбутньої медицини. Особливий інтерес вчені побачили у змінах гена під назвою ERCC1. Цей ген відомий кодуванням молекулярного інструментарію, який може залатати невеликі ділянки пошкодженого геному. Схоже на те, що одна мутація гренландських китів пішла ще далі і, можливо, запобігає накопиченню шкідливих мутацій, які викликають рак.
Вчені також виявили зміни в гені PCNA, який бере участь у проліферації клітин. Він кодує білок, який діє як свого роду зажим, що з'єднує молекулярні машини, які викликають реплікацію ДНК. Гренландські кити мають подвоєні ділянки з цим геном, і їх мутації, схоже, допомагають взаємодіяти з іншими частинами інструменту, що бере участь у ремонті ДНК.
Вчені припустили, що це одна зміна може провокувати зростання клітин без пошкоджень, які приходять з роками. Враховуючи інші важливі адаптації, це може допомагати китам знижувати клітинний стрес, що, в свою чергу, може призводити до довгого життя ссавців.
Ознака довголіття
По інший бік Атлантики, в Гарварді, Гладишев нещодавно здійснив власне вивчення «транскриптоми» гренландських китів; не тільки вивчивши гени, але і вивчивши їх активність. Якщо ви бачите, що деякі гени особливо активні, ви знаєте, що вони також можуть відігравати важливу роль у старінні. Вчений виявив ті ж типи змін в сигнальній системі інсуліну, які підмітив у кажанів Брандта.
"Можливо, так змінюється метаболічне налаштування клітин, якимось чином вони стають довгоживучими. Втім, ці висновки потребують ретельного аналізу ". Результати призводять до «ознаки довголіття», на думку вченого, а значить, можуть бути використані в подальших дослідженнях.
Ці висновки привернули увагу найважливіших фігур у медицині. Френсіс Коллінз, директор американського Національного інституту охорони здоров'я, був вражений, написавши, що робота Гладишева підводить нас «прямо до порогу нових відкриттів на тему здорового і довгого життя».
За цим порогом ми можемо виявити багато можливих шляхів поліпшення нашого лікування. Гладишев стверджує, що ми могли б побачити, чи може якась дієта або вправи допомогти нашим тілам виробити тривалість життя, схожу з китовою.
Наприклад, деякі стверджують, що пост, або «обмеження в калоріях» уповільнює процес старіння, і було б цікаво порівняти метаболічні зміни, чи нагадують вони ті, які дозволяють китам жити так довго. У цьому сенсі гренландські кити могли б стати нашими провідниками в довге щасливе життя.
Крім того, ці довгоживучі істоти могли б надихнути нас на більш радикальні методи лікування. Першим кроком, каже де Магалхаес, буде виростити тканину людини з мутаціями, поміченими у гренландських китів, кажана Брандта і голого землекопа.
"Якщо ми змінимо людські білки так, щоб вони нагадували тварини, ми можемо побачити і зміни в ДНК, - каже він. - І я хотів би взяти гени гренландського кита і помістити їх у мишей, щоб побачити, чи проживуть вони довше ".
Після цих початкових випробувань наступною перешкодою буде пошук способу створення тих же самих змін у надзвичайно складному людському тілі, можливо, за допомогою препаратів, що імітують генетичні ефекти.
У деяких випадках, можна генетично модифікувати організми на зразок дріжджів, щоб вирощувати потрібні білки у великих чанах, які будуть самоочищатися для подальшого використання людьми, або ж знайти ліки, що імітують ці ефекти.
У майбутньому генна терапія може навіть дозволити нам виправляти ДНК живих людей; ми могли б запозичити у гренландських китів генетичні мутації, які ті виробляли мільйонами років. З огляду на останні досягнення в генній терапії, «немає ніяких причин думати, що це неможливо».
Очевидно, все найскладніше попереду. Хоча ми відносно тісно пов'язані з точки зору еволюції, те, що працює для кита або голого землекопа, може працювати обмежено або взагалі не працювати у випадку з тілом людини.
«Ви завжди можете знайти різні способи, якими різні організми пригнічують рак - але чи будуть вони корисні терапевтично, цього не можна знати заздалегідь», - говорить Нанні.
Природна відповідь на рак вироблялася в ході «щасливого процесу», коли унікальне рішення випливало з унікальних обставин кожного окремого організму. При всьому цьому, він вітає новий підхід до пошуку рішень у природі.
«Я думаю, біологи раку починають розуміти, що включення еволюційних ідей буде плідним заходом».
Де Магалхаес і Гладишев не мають жодних ілюзій про складність шляху - але не втрачають надії. «Історія повна заяв експертів, які вважали деякі речі неможливими і врешті-решт виявилися неправі», - говорить де Магалхаес.
Подумайте про стан медицини 120 років тому, коли деякі з сучасних гренландських китів були ще зовсім дітьми. Тоді загрозливі для життя інфекції були звичним фактом. Сьогодні антибіотики займаються їх успішним лікуванням.
Зрештою, де Магалхаес вважає старіння кінцевою хворобою - хворобою, яку можна вилікувати саму по собі.
"Ми не просто продовжуємо термін обветшания, - говорить він. Ми хочемо, щоб у 70-річних було здоров'я 50-річних - така мета ".
Можливо, в 2120 році ми будемо дивитися в минуле, дивуючись першим крокам по досягненню цієї мети.