Любовь и смерть в живой природе. Брачные игры животных, обряды прощания и другие причуды биологии

В статье, опубликованной в научном журнале в 2013 году под заголовком «Признаки старения» (The Hallmarks of Aging), группа европейских исследователей описала девять механизмов, которые заставляют клетки стареть. К ним относится рост вредоносных мутаций в ДНК, то есть ошибок, которые возникают в момент репликации. Другая причина – дисфункция митохондрий, эти органеллы находятся внутри наших клеток и снабжают их энергией, которую извлекают с помощью преобразования глюкозы. Беспощадная логика этого процесса такова: изнашивание клеток в конце концов отражается на состоянии органов, которые начинают слабеть, ведут организм к старению и в итоге – смерти.

Но все эти причины, связанные с изнашиванием механики тела, носят лишь функциональный характер, то есть объясняют, не почему наступает старость, а как. Проще говоря, это все равно что попытаться объяснить причину несчастного случая с участием автомобилиста, измеряя плотность дерева, в которое он врезался. Окей, его действительно убило столкновение с деревом, но настоящие причины лежат в другой плоскости. То же самое со старением.

В чем смысл смерти?

Для биолога очевидно одно: в ДНК накапливаются мутации, ошибки, которые в конце концов убивают организм, но в то же время существуют и ферменты, способные его восстановить. Наш организм действительно способен на впечатляющие подвиги из области регенерации (особенно в младенчестве), что касается и теломеров: так, существует фермент (обратная транскриптаза), способный их удлинять.

Возникает следующий вопрос: почему эти восстановительные процессы перестают работать?

Нас интересует конечная причина старения, глубинная причина смерти. Хотя физиология объясняет нам сам механизм, она не дает нам ответ на вопрос «почему». Именно в этот момент нам на помощь приходит эволюционная биология.

Многих эволюционных биологов вопрос «Почему мы умираем?» интриговал уже с конца XIX века. Всего через несколько лет после смерти Дарвина Август Вейсман, который также считался одним из самых влиятельных биологов своего века, попытался сформулировать теорию. По его мнению, люди стареют и затем умирают, чтобы просто освободить дорогу молодым. Ну да. Справедливости ради отметим, что в конечном счете он отказался от этого объяснения по простой причине: его теория предполагает существование некой цели, программы, которой стремятся следовать все организмы. Но эволюция – это слепой процесс, лишенный определенной заранее цели: особи, обладающие наиболее выигрышным для размножения набором свойств, в итоге производят больше потомства. Им, в свою очередь, передаются те же самые свойства, которые позволят им более эффективно размножаться.

Естественный отбор дает основу для толкования свойств живых организмов. Проблема теории Вейсмана заключалась в том, что она не помогала понять, каким образом старение могло быть отобрано в ходе эволюции. С помощью какого механизма особи, умирающие первыми, могут размножаться эффективнее других? Почему старость является биологическим свойством, дающим какие-либо преимущества ее носителям перед теми, кто ее не испытывает? Эти вопросы долго оставались без ответа.

Эволюция выбирает смерть

Ответ в конце концов дал именно естественный отбор – или скорее отсутствие естественного отбора. По прошествии достаточного количества времени (и поколений) отбор может удалить неблагоприятные мутации, которые вызывают проблемы в конце жизни, либо отдать предпочтение особям, у которых восстановительные процессы действуют даже спустя долгие годы существования. Считается, что отбор действует как своего рода «контроль качества», который властвует над организмами в течение миллиардов лет. Однако в первой половине XX века два генетика выявили интересный феномен: судя по всему, этот контроль качества утрачивает свою силу по мере старения организма…

В 1941 году британский генетик Дж. Б. С. Холдейн изучал страшную болезнь Хантингтона. Она проявляется в дегенеративных процессах нервной системы, вызванных мутацией определенного гена; Холдейн пытался понять, почему естественный отбор не ликвидировал эту мутацию. Заметив, что симптомы болезни обычно проявляются приблизительно в возрасте 35 лет, он предположил, что она связана с ослаблением естественного отбора в конце жизни. Наши предки редко жили дольше 40 лет, поэтому за всю историю эволюции избавление от мутации, вызывающей болезнь Хантингтона, не давало никаких преимуществ.

Десятилетие спустя лауреат Нобелевской премии Питер Медавар сформулирует эту мысль в эссе «Нерешенная проблема биологии» (An Unsolved Problem of Biology). В своей статье он утверждает, что в геноме каждого человека в течение всей жизни накапливаются всевозможные вредные мутации (помимо вызывающих болезнь Хантингтона) и эти мутации не подвергаются естественному отбору. Другими словами, «фильтр» с возрастом меняется: более молодые обладают оптимальными возможностями для выживания и размножения, в то время как более старым уже ни на какую оптимизацию рассчитывать не приходится.