Жизнь без старости.
Авторы книги Владимир Скулачев: академик РАН, ведущий российский биохимик, профессор, директор НИИ Физико-химической биологии МГУ им. М.В. Ломоносова, декан факультета биоинформатики и биоинженерии МГУ им. М.В. Ломоносова
Максим Скулачев: кандидат биологических наук, молекулярный биолог, ведущий научный сотрудник биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова
Борис Фенюк: кандидат биологических наук, биохимик, ведущий научный сотрудник НИИ Физико-химической биологии MfV им. М.В. Ломоносова
В оформлении переплета использована иллюстрация: VikaSuh / Shutterstock.com Используется по лицензии от Shutterstock.com
На суперобложке фото В. Познера: Алексей Куденко / РИА Новости Скулачев В. П.
С 46 Жизнь без старости / В.П. Скулачев, М.В. Скулачев, Б.А. Фенюк. — М.: Эксмо, 2013. — 256 с. — (Академик Скулачев). ISBN 978-5-699-67743-6
Академик РАН Владимир Скулачев и ведущие российские биохимики, проведя многолетние эксперименты, сделали выдающееся научное открытие: старение — это программа, закодированная в генах. Ее можно расшифровать и отменить, ведь недаром обнаружен зверек, который никогда не стареет. На основе сенсационного исследования авторами книги было создано лекарство, которое лечит одну из старческих болезней, ранее считавшуюся неизлечимой.
Не исключено, что это только начало пути, и уже в ближайшие годы будет создан препарат, предохраняющий от старости. Чтобы дожить до этого будущего, авторы предлагают 7 принципов, выведенных на основе биологического проникновения в глубинную природу человека. Каждый из принципов понятен и достаточно легко выполним, если вами движет любовь к жизни и своим близким. Следуя этим принципам, можно замедлить генетическую программу старения и заставить свой организм думать, что ему рано стареть.
Прочитайте, приблизьтесь к фонтану молодости — и живите долго!
УДК 613 ББК 51.204.0
© Скулачев В.П., Скулачев М.В., Фенюк Б.А., текст, иллюстрации, 2013 © Прудникова О.И., иллюстрации, 2013 © Тихонов М.В., фото, 2013 ISBN 978-5-699-67743-6 © Оформление. ООО «Издательство «Эксмо», 2013
Посвящение
Название «Жизнь без старости» было предложено Инной Севериной, безвременно покинувшей нас 9 ноября 2012 г. Для Б.А.Ф. Инна была наставницей и старшей коллегой, для М.В.С. — мамой, а для В.П.С. — просто всем, всем, всем... Незабвенной Инне мы посвящаем эту книгу.
В.П. Скулачев, М.В. Скулачев, Б.А. Фенюк
Предисловие
Старение — под контроль человека
Что произошло со всеми взрослыми людьми на Земле за те секунды, когда вы читали эти строки? С американцами, китайцами, русскими и алеутами. С нами, с вами, с Папой Римским, с хранителем мечети Омара и негром — чистильщиком обуви на окраине Кейптауна? Мы все чуть-чуть постарели. Приблизились на несколько секунд к неизбежному концу.
Конечно, большинство людей не задумывается об этом. Все просто живут, стареют, а самые мудрые при этом стараются радоваться каждому моменту отведенного им срока. Мы привыкли считать, что старение — естественный и неизбежный процесс. Естественный — разумеется. Но с какой стати неизбежный?
Еще каких-то 100 лет назад диагноз «воспаление легких» по существу означал смертельный приговор. Неизбежный и естественный. А еще раньше большая часть людей совершенно естественно умирала годам к 30 от массы разных причин — холода, голода, агрессии со стороны хищников или соседей и т.п. Потом были изобретены огонь, одежда, сельское хозяйство, строительство жилищ и укреплений, медицина, антибиотики, да и социальная защищенность выросла со времен каменных топоров. И оказалось, что никакой неизбежности во многих, казавшихся ранее совершенно неподвластными человеку явлениях нет.
В ЭТОЙ КНИГЕ ПРИВОДЯТСЯ ДОКАЗАТЕЛЬСТВА, ЧТО СТАРЕНИЕ НЕ ЯВЛЯЕТСЯ НЕИЗБЕЖНЫМ.
Авторы уверены, что на современном ЭТАПЕ РАЗВИТИЯ БИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЫЭТОТ ПРОЦЕСС МОЖЕТ и должен БЫТЬ взят под контроль человеком.
Мы познакомим вас с результатами самых последних научных исследований, проведенных в лучших лабораториях мира, которые говорят в пользу того, что программу старения можно остановить. Не все из новых фактов уже нашли свое объяснение. Но мы уверены, что знакомство с этими интереснейшими биологическими экспериментами и загадками вселит в вас уверенность в том, что старость не является обязательной для современного человека. Не пугайтесь, когда услышите о мощных электрических полях, заставляющих вращаться молекулярные машины в каждой клетке нашего тела, о химическом оружии, применяемом термитом-камикадзе, таинстве возникновения и исчезновения видов в процессе эволюции, нестареющих существах и совсем других тварях, процесс превращения которых в дряхлых стариков занимает всего один месяц.
Книга рассчитана на обычного любознательного читателя. Для ее прочтения не нужно быть профессиональным биологом или врачом. Она состоит из двух частей, первая проще, вторая больше насыщена научными доказательствами. Для понимания сути будет достаточно первой части, но въедливый читатель сможет найти во второй части доказательства каждого потрясающего факта, изложенного в первой. В 10 главах первой части без лишних сложностей и свойственного некоторым ученым занудства рассказывается о том, как современная наука представляет процесс старения организма. Вторая часть, состоящая из 11 глав, — вполне серьезная, в ней приведены факты научных наблюдений и результаты экспериментов, из которых выросли концепции и выводы, изложенные в первой части. Таким образом, первая часть похожа на кусок вкусного торта, а вторая — на собранные в одном и том же месте муку, масло, сахар, сливки, цукаты и прочие кулинарные ингредиенты. Иметь дело с первой частью гораздо легче — она уже приготовлена для вас. Со второй же придется засучить рукава, взять рецепт и потрудиться кулинаром, потратив свое время и умственные усилия. И съедобность конечного результата вовсе не гарантирована, тут кое-что зависит и от вас!
Возможно, вы уже интересовались биологией вообще, эволюцией или, еще лучше, наукой о старении — геронтологией. Тогда вы можете пропустить первую часть и сразу начать со второй.
ЧАСТЬ I
КАК ПРОДЛИТЬ МОЛОДОСТЬ
Голый землекоп - нестареющее животное
ГЛАВА 1.1
Отмена старения: разве это возможно?
Что такое старение
Проблема старения издревле занимала умы людей. Кому нравится, что чем старше, тем немощнее становится наше тело. Попытки выяснить причины этого явления и, самое главное, затормозить процесс старения организма предпринимались с незапамятных времен. Не все знают, что знаменитый «философский камень», превращая железо в золото, должен был не только обогащать человека, но и обеспечивать ему вечную молодость.
На данный момент существует несколько сотен более-менее серьезных, то есть имеющих какое-то научное обоснование, теорий старения. Они делятся на две неравные группы. Большинство геронтологов — ученых, занимающихся старением, придерживается точки зрения, что старение является результатом накопления случайных повреждений и ошибок, неизбежных при функционировании сложной системы. В конце концов дефектов становится слишком много, и организм, окончательно состарившись, умирает. То есть живые существа стареют примерно так же, как автомобили. Очень грустная точка зрения. Потому что с накоплением случайных поломок на самом деле ничего сделать нельзя: на то они и случайные.
Есть более оптимистичный подход к проблеме старения. Геронтологи, к числу которых относится наша команда, считают, что стареем мы не просто так. Старение специально придумано природой и имеет глубокий биологический смысл, имеющий принципиальное значение для эволюции новых существ. Старение, а значит и смерть от старости, — это последние этапы нашего индивидуального развития. Они, так же как и все предыдущие этапы нашего созревания и развития, запрограммированы в генах. Все биологи знают, что в этих самых генах записано, как мы должны расти в утробе матери из одной-единственной малюсенькой клетки, развиваться после рождения, проходить половое созревание и превращаться во взрослого человека. И вдруг почему-то утверждается, что на этом запрограммированность развития неожиданно кончается. И все остальное природа будто бы пускает на самотек. Вся наша жизнь жесточайшим образом контролируется различными генетическими программами, но классические геронтологи считают, что такие важнейшие аспекты жизни, как старение и смерть, отданы на откуп случайности. Ну уж нет. В такую безалаберность природы мы поверить не можем! В наших генах должна быть закодирована какая-то специальная программа, которая запускается в довольно молодом возрасте и заставляет нас стареть. Запуск этой программы вызывает постепенное ослабление функционирования всех систем организма, тем самым медленно и печально сводя нас в могилу.
При всей ужасности нарисованной нами картины на самом деле — это оптимистичный взгляд на старение. Потому что если для него существует специальная программа, то ее можно... сломать или, как говорят компьютерщики, «хакнуть». Биология еще слишком молодая наука, чтобы с легкостью создавать какие-то новые системы. Но ломать — не строить. Это мы уже худо-бедно умеем. А к чему приведет поломка или даже небольшая порча программы старения? К тому, что старение будет происходить медленнее. Не этого ли мы все и хотим?
Вмешательство в программу старения, закодированную В ГЕНАХ, ПРИВЕДЕТ К ЕЕ ПОРЧЕ И В ИТОГЕ К ТОМУ, ЧТО СТАРЕНИЕ БУДЕТ ПРОИСХОДИТЬ МЕДЛЕННЕЕ ИЛИ ВООБЩЕ ОСТАНОВИТСЯ.
Но позвольте, получается, что где-то внутри нас живут гены смерти? Враги, специально внедренные к нам с целью обеспечить, в общем-то наше биологическое самоубийство, причем весьма изощренным, мучительным, растянутым во времени способом — старостью? Посмотрим внимательней.
Гены самоубийства
Скажем сразу — гены смерти человека как индивида пока еще не найдены. Но мы должны рассказать вам о важнейшем открытии конца XX века — обнаружении генов смерти человеческих клеток. И не только человеческих.
Как вы знаете, все наше тело состоит из клеток. Они размножаются путем роста и деления пополам. Когда-то каждый из нас состоял всего из одной клетки — зиготы, получившейся в результате слияния яйцеклетки матери со сперматозоидом отца. С тех пор эта первая клетка много раз делилась, образовывала новые клетки, которые тоже делились, специализировались, превращаясь кто в нейроны, кто в клетки крови, кто в мышечные клетки. Внутри нашего тела все эти мириады клеток живут, дышат, растут, общаются друг с другом, аккуратно и согласованно выполняют свои функции. И умирают.
Очень долго биологи не задумывались
О ТОМ, КАК, СОБСТВЕННО, КЛЕТКИ ЭТО ДЕЛАЮТ — умирают. Наверно, в игнорировании ЭТОГО ВОПРОСА БЫЛО ЧТО-ТО ПСИХОЛОГИЧЕСКОЕ, СВЯЗАННОЕ С САКРАЛЬНОСТЬЮ СМЕРТИ И СТРАХОМ ПЕРЕД НЕЙ. У НОРМАЛЬНЫХ ЛЮДЕЙ НЕ ПРИНЯТО СЛИШКОМ ДОЛГО РАЗМЫШЛЯТЬ О НЕИЗБЕЖНОМ КОНЦЕ.
Вот все и думали, что клетки живут себе, живут, а потом бац — и умирают. Ну как вообще все живые существа. Правда, немного смущало, что разные клетки живут разное время. Некоторые — считаные дни, а некоторые — годы, или вообще сохраняются на протяжении всей жизни человека.
Однако в конце концов внимание биологов привлекла и эта мрачная сторона жизни клеток. И оказалось, что в подавляющем большинстве случаев клетки умирают не просто так. В них заложена смертоносная программа, запускающаяся в строго определенные моменты, при помощи строго определенных веществ и заканчивающаяся гибелью самой клетки. Это — программа биохимического клеточного самоубийства, названного биологами апоптозом. Причем реализация этой программы требует затрат энергии. Если клетку лишить ее источников, то она не умрет так быстро, как собиралась. Работу программы до определенного момента можно остановить и спасти «несчастную клетку». С помощью методов современной генной инженерии удается сделать клетку, которая вообще не способна к самоуничтожению. Для этого приходится выключить у нее определенные гены. То есть как бы «хакнуть» программу смерти.
Сама программа клеточного самоубийства уже неплохо изучена, об особенностях этого биологического механизма написаны тысячи научных статей. Оказалось, что этот элегантный и очень надежный каскад реакций в конце концов приводит к тому, что клетка аккуратно разбирает себя на «запчасти», используемые далее ее соседями в качестве строительного материала.
Удивительно, но практически все клетки ОРГАНИЗМА ОКАЗАЛИСЬ УЖАСНЫМИ МЕЛАНХОЛИКАМИ, ВСЕГДА ГОТОВЫМИ САМО-убиться. Чтобы продолжать жить, они ДОЛЖНЫНЕПРЕРЫВНО ПОЛУЧАТЬ ИЗВНЕ сигнал: «Живи дальше!»
Оказалось, что в любой ткани есть особые внеклеточные белки, специфичные именно для этой ткани и отсутствующие в других тканях. Белки эти получили название ростовых факторов. Есть факторы роста мышц, печени, почек и т.д. В отсутствие этих факторов клетки нельзя культивировать вне организма: они быстро самоуничтожаются с помощью процесса, названного апоптозом. Успешно культивировать клетки животных научились тогда, когда стали добавлять соответствующий фактор роста в среду культивирования. А в нашем теле апоптоз оказывается для органа гарантом того, что в нем не поселятся клетки из другого органа. Попав в почку, клетка печени не найдет в ней фактора роста печеночных клеток и покончит с собой, поскольку окажется без фактора роста почек. Здесь некому будет послать ей сигнал «Живи дальше!».
Итак, в геноме любой клетки многоклеточного организма закодирован механизм ее самоубийства. Эта программа включается в ситуациях, когда клетка становится ненужной или даже вредной для организма. И эта программа совершенно необходима для правильного развития и здоровой жизни, а также для предотвращения «бунта» отдельных клеток, которые вместо честного выполнения своей работы на благо организма «сходят с ума» и начинают бесконтрольно делиться и разрастаться. Если это не предотвратить в самом начале, итогом такого клеточного бунта может стать известное всем страшное заболевание — рак.
Любовь и смерть у самых мелких
По большому счету, существование программы смерти отдельной клетки ничего не доказывает, кроме того, что природа вообще умеет программировать живые объекты на смерть. Действительно, все наши клетки живут в составе многоклеточного организма, и, как было сказано выше, гибель отдельных кпе-ток может быть очень даже полезна этому организму. Например, если эта клетка — раковая. Или если это клетка хвоста головастика, которому пришла пора превратиться в лягушку. Никогда не задумывались, куда девается хвост в этом случае? Все очень просто: его клетки получают сигнал самоубийства — команду на апоптоз, и аккуратно самоликвидируются. Если бы не апоптоз, то у нас с вами, дорогой читатель, были бы, например, перепонки между пальцами, как у человека-амфибии!
В ОПРЕДЕЛЕННЫЙ МОМЕНТ ВНУТРИУТРОБНОГО РАЗВИТИЯ У ЧЕЛОВЕКА ДО РОЖДЕНИЯ МЕЖДУ ПАЛЬЦАМИ ПОЯВЛЯЮТСЯ ПЕРЕПОНКИ, КОТОРЫЕ ЗАТЕМ «РАССАСЫВАЮТСЯ» БЛАГОДАРЯ АПОПТОЗУ — САМОУБИЙСТВУ КЛЕТОК ПЕРЕПОНОК.
Но вот в чем загвоздка — существуют организмы, состоящие всего из одной клетки. Это бактерии, простейшие животные вроде амеб и давние друзья человека — одноклеточные грибы дрожжи. Если у этих тварей существует апоптоз, то это значит, что у них есть программа самоубийства всего организма.
Программа самоубийства действительно была обнаружена у дрожжей, причем совсем недавно — в самом начале XXI века. Главную роль в этом открытии сыграли российские биологи из МГУ, чем мы очень гордимся! Оказалось, что внешним сигналом, запускающим программу смерти, может быть феромон — вещество, выделяемое особями другого пола с целью привлечения партнера. Душераздирающие подробности полового размножения дрожжей можно узнать в главе 1.3 части II, предназначенной для углубенного чтения. Здесь же сформулируем главную мысль. Совершенно естественное вещество, запускающее половое размножение грибов, убивает дрожжевую клетку, если что-то идет не так в этом процессе. Причем делает это не потому, что оно само ядовито — его и образуются-то совсем ничтожные количества. Нет, дрожжи умирают потому, что феромон связывается с белком-рецептором на поверхности дрожжевой клетки и тем самым запускает сложнейший каскад «самораскручивающихся» реакций, в конце концов приводящих к смерти этого одноклеточного организма.
Это СОВЕРШЕННО УДИВИТЕЛЬНО, НО ПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ И СМЕРТЬ, КАК ПРАВИЛО, ИДУТ РУКА ОБ РУКУ ПРАКТИЧЕСКИ У ВСЕХ ВИДОВ ЖИВЫХ СУЩЕСТВ. И В ЭТОМ ЕСТЬ ГЛУБОКИЙ БИОЛОГИЧЕСКИЙ СМЫСЛ.
Помимо дрожжей, существует огромный мир микроорганизмов, также одноклеточных, но устроенных еще проще. Это так называемые прокариоты — эубактерии и архебактерии. У них также обнаружены механизмы самоликвидации, работающие иначе, чем в клетках человеческого организма или у дрожжей.
Например, у эубактерий существуют системы типа «долгоживущий токсин — короткоживущий антитоксин», когда клетка медленно синтезирует белок, потенциально способный ее убить. Такого убийства не происходит «в тучные годы», пока аминокислоты — вещества, необходимые для синтеза белков, находятся вокруг в достаточном количестве: клетка успевает быстро синтезировать белок-противоядие — антитоксин, который связывается с токсином и нейтрализует его. Токсины не только медленно синтезируются, но также медленно и распадаются. А вот антитоксин распадается быстро. В результате «в тощие годы», когда аминокислот начинает не хватать для синтеза новых белков, антитоксин распадается и исчезает, в то время как количество токсина уменьшается лишь незначительно. Итог печален: токсин, освобождаясь из комплекса с антитоксином, активируется и убивает бактерию.
Бактерии гибнут, их становится меньше, а стало быть, снижается и потребление ими аминокислот. В конце концов количество аминокислот в немногих бактериях, оставшихся в живых, поднимается до уровня, достаточного для синтеза белков, и выжившие бактерии-счастливчики начинают снова синтезировать антитоксин, связывающий избыток токсина. Таким образом, популяция бактерий на своем, микроскопическом уровне решает проблему перенаселения Земли.
Итак, программы гибели, открытые первоначально в клетках многоклеточных существ, есть и у одноклеточных организмов. Поскольку в случае одноклеточного понятия «клетка» и «организм» совпадают, можно утверждать, что запрограммированная смерть организма записана в геноме по меньшей мере у этого типа живых существ.
Но, может быть, старение запрограммировано только у некоторых одноклеточных, продолжительность жизни которых измеряется днями, а у человека и всех прочих ныне живущих многоклеточных такая программа утрачена и они стареют и умирают как-то иначе? Давайте рассмотрим этот вопрос.
ГЛАВА 1.2
Жестокость или необходимость ради выживания?
1.2.1. Что такое феноптоз?
В этой главе приведены факты, наводящие на мысль, что умирать по программе могут не только одноклеточные, но и многоклеточные организмы. Для удобства изложения нам понадобится новый термин, обозначающий запрограммированную смерть организма. По аналогии с апоптозом клеток мы назвали самоубийство организма феноптозом. Заметим, что, например, для наших любимых пивных дрожжей феноптоз и апоптоз — это одно и то же, поскольку у них весь организм состоит всего из одной клетки.
Где нам искать примеры феноптоза? Первый выбор достаточно очевиден, если задуматься, зачем это явление может понадобиться в природе. Речь пойдет об однократно размножающихся существах.
Для многих видов живых организмов слова «любовь» и «смерть» в действительности означают два следующих друг за другом события. И родители либо вообще никогда не видят своих детей, либо немного подращивают их, а потом освобождают место молодым. Это жестоко, но целесообразно с точки зрения выживания популяции. Так быстрее сменяются поколения, что позволяет перебрать больше вариантов, увеличив разнообразие потомства, т. е. быстрее приспосабливаться к меняющимся условиям среды.
Не всем животным и растениям повезло КАК ЧЕЛОВЕКУ ИЛИ, СКАЖЕМ, СОСНЕ. НАМ, КАК И ЭТИМ ВЕЛИЧЕСТВЕННЫМ ДЕРЕВЬЯМ, РАЗРЕШЕНО ИМЕТЬ ПОТОМСТВО МНОГО РАЗ.
Как рождается новое поколение существ — более-менее понятно. Но задумаемся, а куда девается поколение предыдущее у таких однократно размножающихся видов? Мы считаем, что ответом на этот вопрос является феноптоз.