Читать онлайн «Большие биологические часы». Страница 3

Такая трактовка позволяет рассмотреть в едином контексте как роль внешних факторов в формировании болезней старения, так и механизмы, обеспечивающие живой системе определенную степень стабильности, несмотря на действие этих факторов.

Развиваемая в этой книге концепция, однако, не мешает использованию многих фактов, которые внешне как бы полностью находятся с ней в противоречии. Так, например, хотя я считаю, что мутационные теории старения являются дефектными, поскольку они не устанавливают связи между развитием и старением организма, в книге рассматривается, каким образом изменения регуляции и обмена веществ способствуют увеличению "вклада" мутаций в картину старения и таких болезней, как атеросклероз и рак.

Таким образом, на основе рассматриваемой в книге модели появляется возможность искать взаимосвязь между главными и дополнительными факторами развития, старения и болезней старения.

Никто не умирает от старости: люди и в старости умирают от болезней -в принципе излечимых, так как они вызываются нарушением регуляции. Естественная смерть у высших организмов -- смерть регулярная.

Глава 2. Загадки живой природы

Живая природа хранит в себе три древние загадки: возникновения жизни, эволюции и смерти.

Чтобы разгадать первую из них, в настоящее время предпринимаются усиленные попытки воспроизвести процесс возникновения жизни в искусственных условиях.

Не менее сложна и вторая загадка -- загадка эволюции, или усложнения и совершенствования живых систем при сохранении одних и тех же структурных элементов живой материи.

Действительно, природа одновременно и удивительно единообразна и поразительно разнообразна. Наиболее простые живые организмы -- вирусы -имеют такое же строение, как и носители наследственности у высших организмов -- гены. Белки у бактерий и у человека построены из одних и тех же строительных блоков -- аминокислот.

Как же обеспечивается в природе стабильность основных ее элементов и поразительное усовершенствование их в процессе эволюции на пути от простейших одноклеточных к высшим организмам? От ответа на этот вопрос зависит многое. В том числе и разгадка смерти.

Мы привыкли считать, что всякая жизнь завершается смертью, что "жить -значит умирать" (Энгельс Ф. Диалектика природы).

Но что делает смерть неизбежной?

Прежде чем рассмотреть этот вопрос, напомню читателю: в природе, как известно, существуют два принципиально различных механизма смерти -- от внешних и от внутренних причин.

Теоретически некоторые простейшие одноклеточные организмы бессмертны, так как после каждого деления подобного существа возникают два полностью одинаковых дочерних потомка, обладающих всеми свойствами исходного организма. В благоприятных условиях процесс последовательных делений может продолжаться неограниченно. Классический пример: деление одноклеточного организма -- парамеции -- в течение 8400 поколений. В данном случае не имеет значения, что в действительности лишь экземпляры некоторых простейших создают поколения, способные делиться вегетативно (без полового размножения) неопределенно долго. Если бы эта способность наблюдалась только у одного вида простейших или даже у одной ветви, то и тогда это было бы основанием для утверждения, что теоретически существует жизнь без внутренних причин смерти при наличии определенных благоприятных условий внешней среды. Свойство потенциального бессмертия можно увидеть и на примере сложных многоклеточных организмов, если в их клетках происходят так называемые злокачественные изменения. Действительно, нормальные клетки, из которых строится многоклеточный организм, находятся в таком взаимодействии друг с другом, что размеры органов остаются постоянными. Так, например, в желудочно-кишечном тракте происходит очень интенсивное обновление клеток. Но новые клетки регулярно приходят на смену гибнущим, то есть клеток появляется ровно столько, сколько необходимо для поддержания их "запланированного" количества. Более того, нормальные клетки, находясь в искусственных условиях вне организма, в так называемой культуре тканей, делятся лишь строго определенное число, раз и затем погибают.

Когда же клетка становится раковой, ее потомки могут жить и в культуре ткани, и в организме беспредельно, если их последовательно пересаживать, или трансплантировать. Знаменитый немецкий ученый Пауль Эрлих еще в 1906 г. выделил у мыши опухоль, которая и сейчас используется во всех странах в научных исследованиях, хотя максимальная длительность жизни мыши не превышает трех лет. Иными словами, как это ни парадоксально, рак обеспечивает потенциальное бессмертие клеток.

И все же и одноклеточные организмы, и раковые клетки погибают. Действительно, давно подсчитано, что если бы не происходило гибели одноклеточных, то потомки одной инфузории довольно скоро заняли бы объем, превышающий объем земного шара. Что же ограничивает длительность жизни одноклеточных существ? Таким ограничителем является прежде всего состояние среды их обитания.

Живой организм находится в очень тесных взаимоотношениях с внешним миром. Наличие или отсутствие пищи, физические условия среды, степень ее загрязнения -- вот те главные факторы, с которыми неразрывно связана жизнедеятельность организма.

Вместе с тем любой организм может существовать, лишь если состав его тела поддерживается в определенных, обычно довольно узких пределах. Это положение великий французский физиолог Клод Бернар более 100 лет назад сформулировал следующим образом: постоянство внутренней среды является необходимым условием свободной жизни организма.

Закон постоянства внутренней среды организма -- фундаментальный закон биологии. Я бы даже обозначил его как Первый фундаментальный биологический закон (хотя порядковый номер в данном случае мало что говорит: все фундаментальные законы характеризуются тем, что ни один из них не может быть нарушен).

Обмен веществ, основанный на поступлении в организм пищи, воды и кислорода, прежде всего обеспечивает постоянство внутренней среды. У одноклеточных существ резервы энергетических материалов в организме очень невелики и соответственно их зависимость от поступления пищи, как правило, крайне выражена. Еще больше одноклеточные зависят от физических условий среды. Нежная оболочка клетки -- клеточная мембрана -- не может быть надежной защитой от повреждающих внешних факторов. Это понятно: и поступление пищи, и выделение отходов происходит через эту мембрану. По существу, одноклеточные организмы находятся в равновесии со своей средой обитания, и постоянство состава их тела, то есть требование, соответствующее Первому биологическому закону, может быть выполнено лишь в той степени, в которой сохраняется постоянство внешней среды. Изменения во внешней среде, вызванные, к примеру, самой жизнедеятельностью одноклеточных организмов, могут послужить причиной их гибели.

Таким образом, в большинстве случаев смерть у одноклеточных обусловлена действием внешних факторов, то есть является смертью от внешних причин. Это-то и дает основания утверждать, что теоретически некоторые простейшие могут оказаться бессмертными в условиях, когда внешняя среда этому благоприятствует.

Если говорить о человеке, то здесь внешние причины смерти связывают прежде всего с так называемыми болезнями цивилизации. Считается, что избыточное, или неправильное, питание, недостаточная физическая активность, психическое перенапряжение (эмоциональный стресс), токсические вещества, распространенные во внешней среде (например, канцерогены -- химические вещества, вызывающие рак), -- все это причины основных болезней человека: атеросклероза и рака. Тем самым предполагается, что и у человека именно внешние факторы определяют основные причины смерти.

Однако вряд ли стоит доказывать, что устранение внешних причин болезней не спасет высшие организмы от смерти. Для каждого вида организмов характерен определенный предел длительности жизни. Крыса не может прожить более четырех лет, слон -- более 80, и никто не наблюдал, чтобы крыса жила дольше, чем это в норме свойственно слону.

Устранение внешних неблагоприятных факторов может лишь привести к тому, что продолжительность жизни индивидуума совпадет с видовым ее пределом. Так, если средняя длительность жизни человека составляет сейчас около 70 лет, то видовой ее предел, как уже было сказано, считается равным 120 годам. Пока же у большинства организмов видовых пределов жизни достигают только отдельные представители.

Сегодня наиболее общепринято считать, что существуют два независимых явления, ограничивающих длительность жизни: физиологический процесс старения и болезни, которые с возрастом все в большей степени поражают человека. При этом вычислили, что если будут устранены основные болезни старения -атеросклероз и рак, то длительность жизни человека увеличится на 18 лет; если же будут устранены все болезни пожилого возраста, то это даст в среднем дополнительно еще 2--5 лет жизни. На этом основании предполагается, что в условиях старения без болезней человек будет умирать в возрасте, близком к 100 годам. Картина весьма заманчива. Ведь пока что бремя болезней часто делает очень тяжелой жизнь человека еще в среднем, не говоря уже о пожилом возрасте.