Старение как побочный эффект эволюции

И это действительно так. В разделе 2.5 мы сообщали о том, что бактериальные клетки в человеческом организме превосходят численностью собственные клетки человека в соотношении примерно 1:10. При этом суммарная ДНК-информация микробиома многократно превышает генетическую информацию нашего организма: от 5 000 000 до 8 000 000 бактериальных генов единовременно присутствуют в человеческом теле, тогда как самим человеческим организмом управляют всего 20 000 генов нашей ДНК.

Ученые, исследовавшие эволюционные процессы, даже пришли к выводу о том, что, постоянно мутируя под натиском вирусов, микроорганизмы эволюционировали до уровня homo sapiens («Аномальные новости» № 43, 2012). Выше в данном разделе мы отмечали, что вирусы, в частности древние ретровирусы как и транспозоны тоже входят в «мусорную» часть ДНК.

Вирусы давно внедрили свои гены в геномы в геномы растений, так же как в геномы человека и других животных. Часто они передают различным живым существам гены, полученные ранее от других видов; вот почему геном человека буквально напичкан разнообразными посторонними нуклеотидными последовательностями. Мы постоянно подвергаемся воздействию вирусов и бактерий, чьи гены биологи встраивают в ГМ-продукты. Уже давно считают, что среди причин развития болезни Альцгеймера и некоторых видов рака есть средовые компоненты, но никто не может утверждать, что все они выявлены. Ученые, занимающиеся изучением патогенеза болезни Альцгеймера, заявляют (Фридман Д., 2013), что единичный хорошо охарактеризованный ген, встроенный в геном растения-реципиента, может вести себя по-разному: смещаться вперед или назад, вообще менять локализацию, многократно дуплицироваться – и все это будет по-разному сказываться на признаках растений. При этом сам геном будет претерпевать изменения от поколения к поколению, и его организация будет отличаться от таковой в момент встраивания чужеродного гена и тестирования растения. Есть и такое явление, как инсерционный мутагенез, при котором встроенный ген «включает» близлежащие гены. При этом характер изменений в геноме, связанных со встраиванием чужеродного гена, может быть более серьезным, сложным и изощренным, чем при внутривидовом обмене генами при скрещивании и привести к непредсказуемым последствиям, например, к выработке токсичных или аллергенных белков (Фридман Д., 2013). Такое поведение чужеродного гена, связанного с патогенезом болезни Альцгеймера, в геноме растения-реципиента напоминает одну из разновидностей мобильных генетических элементов – транспозоны.

2.9. Гены, отвечающие за регенерацию, у теплокровных оказались частично подавленными вследствие какой-то мутации, произошедшей, по мнению учёных, в самый момент разделения древних обитателей Земли на теплокровных, рептилий и амфибий

Как известно, теория биологического бессмертия гидроидов была выдвинута учёными ещё в позапрошлом веке. Позже было экспериментально доказано, что они действительно способны к бесконечной регенерации.

Учёные из Института Уистара (США), идентифицировали ген, который обладает почти фантастическими свойствами. Американские исследователи обнаружили, что ген р21 может блокировать возможности организма, которые сохранились у некоторых существ, включая амфибий, но были утрачены в процессе эволюции всеми остальными животными. Речь идёт о репаративной регенерации, происходящей после повреждения или утраты какой-либо части тела. Если отключить этот ген, человек сможет без проблем отращивать заново утраченные конечности (Николаев Г., 2010).

Эксперименты на мышах показали, что организм грызунов с отсутствующим геном р21 может регенерировать утраченные или повреждённые ткани. В отличие от обычных млекопитающих, у которых раны заживляются путём образования шрамов, у генетически модифицированных мышей с повреждёнными ушами на месте раны формируется бластема – структура, связанная с быстрым ростом клеток. В ходе регенерации из бластемы образуются ткани восстанавливающегося органа.

По словам учёных, при отсутствии гена р21 клетки грызунов ведут себя как регенерирующие эмбриональные стволовые клетки, а не как зрелые клетки млекопитающих. То есть они скорее выращивают новую ткань, чем восстанавливают повреждённую.

Теоретически отключение гена р21 может запускать аналогичный процесс и в человеческом организме. Учёным из Калифорнийского университета в Веллингтоне ещё в 2003 году удалось найти способ активизировать в человеческом организме гены, отвечающие за регенерацию целых органов и конечностей.

Как заявлял профессор Калифорнийского университета Виктор Фэрстоун, он сам и его коллеги в течение нескольких лет изучали гены, отвечающие за регенерацию тканей в организмах млекопитающих, птиц и рептилий: «Мы пытались понять, по какой причине у млекопитающих и птиц, чьи организмы устроены более сложно, нежели у рептилий, способности к регенерации оказались ниже. Почему ящерица способна отращивать новый хвост, в то время как утраченная конечность для птиц и млекопитающих оказывается утраченной навсегда, и даже в случае переломов не всегда восстанавливается полностью».

В ходе исследований было установлено, что гены, отвечающие за регенерацию, у теплокровных оказались частично подавленными вследствие какой-то мутации, произошедшей, вероятно, в самый момент разделения древних обитателей Земли на теплокровных, рептилий и амфибий. «Однако эти гены не исчезли, и нам всё-таки удалось найти способ активизировать их. К сожалению, активация оказывается только временной, и через некоторое время гены вновь «засыпают», – отмечает Фэрстоун.

К сожалению, исследования в этом направлении, в частности в США, были засекречены. Американский ученый китайского происхождения доктор Ли Шуин на пресс конференции сообщил, что в научном институте в Гуанчжоу (Китай) проводятся опыты по восстановлению ампутированных конечностей не только у животных, но и у людей, у которых удален ген р21 (Волознев И., 2012). Однако процесс регенерации человеческих конечностей идет медленно, особенно это касается костной ткани. Ли Шуин поведал также о свойстве гена р21 блокировать еще одну древнюю способность нашего организма: размножаться неполовым путем, или почкованием. При почковании происходит деление клеточного ядра и затем всей клетки, что в итоге приводит к образованию генетически идентичных дочерних клеток, которые отделяются и продолжают существовать самостоятельно. Дочерняя клетка меньше материнской, и ей нужно какое-то время, чтобы развиться в зрелый организм. Почкованием размножаются многие виды грибов и многоклеточных животных. Опыты пока ставятся на крысах, но результаты поразительные. Удаление у крыс гена р21 и нескольких соседних с ним генов привело к тому, что на теле грызунов появились новообразования, похожие на опухоли. Рентгеновское обследование показало, что эти опухоли содержат внутри зародышей новых крыс, организм которых во всем подобен материнскому. Причем эти образования возникают как у самок, так и у самцов. Правда, пока еще ни одна из крыс не довела процесс рождения собственного клона до конца. Тем не менее, исследователи настроены оптимистично и выражают уверенность, что в недалеком будущем удастся клонировать и людей. Ученые полагают, что этот способ клонирования гораздо более эффективен, чем нынешний, при котором используется так называемый метод переноса ядра. К сожалению, Ли Шуин вскоре после упомянутой прессконференции трагически погиб в автокатастрофе. Эксперты полагают, что это было спланированное убийство, что подтверждает секретность и вместе с тем перспективность экспериментов ученых; перспективность для здоровья и долголетия человека, в эволюции которого сегодня сомневается ряд ученых.

В 1996 г. Ричард Кривацки, работавший в Институте Скриппса, исследуя с помощью ядерного магнитного резонанса (ЯРМ) структуру белка р21 – участника регуляции процесса клеточного деления, обнаружил нечто удивительное: р21 почти целиком неструктурирован. Аминокислоты, из которых он состоит, свободно вращаются относительно пептидных связей, соединяющих их друг с другом, и находятся в фиксированном положении не дольше долей секунды.

2.10. Неструктурированность белковых молекул играет ключевую роль во время деления клеток и активации генов, то есть определяет эволюцию вида. Неструктурированность белка небезопасна: вирус может существовать без РНК в виде капсида с неструктурированными белковыми молекулами

Известно, что белки наряду с нуклеиновыми кислотами (ДНК и РНК) – ключевые молекулы живых организмов. В основе почти всех биологических процессов лежат межбелковые взаимодействия. Согласно общепринятому мнению, для выполнения своих функций белки должны находиться в строго определенной пространственной конфигурации. Однако последние эксперименты показывают, что целых 35% белков человека содержат протяженные неструктурированные участки (Данкер К., 2011).

Причины такой «разноголосицы» пока не установлены. Ученые предполагают, что структурированность оптимальна для выполнения белками ферментативных функций, а неструктурированность – сигнальных или регуляторных. А еще определенная аморфность белковых молекул, как показали эксперименты, играет ключевую роль во время деления клеток и активации генов, то есть, по мнению ученых, определяет эволюцию вида. По мнению некоторых ученых (Гомпел Н. и др., 2008) именно изменения в переключателях – основных компонентах регуляторных центров играют ключевую роль в эволюции анатомических особенностей живых существ.

Но заслуживает внимания утверждение исследователей (Лушникова А. и др., 2007), согласно которому воспаление, например, в молочных железах, равно как и резкая инволюция, то есть массовое уменьшение тканей вызваны гиперактивацией регуляторных элементов вследствие проявления провируса в эпителиальных клетках молочных желез и могут привести к перерождению клеток. Из генома опухолевых клеток, попадающих в плевральную полость больных раком молочной железы, были выделены и клонированы последовательности ДНК, на 95-97% соответствующие полноразмерному провирусу (Лушникова А. и др., 2007). Было показано, что вирусные последовательности действительно встраиваются в клеточный геном и на них образуются транскрипты РНК. Внедрение провируса в геном клетки может повлечь изменение активности генов в области такого объединения. При этом важно, что при умножении числа провирусных копий в составе провирусного генома наблюдается минимальный иммунный ответ на инфекцию, хотя в инфицированных клетках и обнаруживаются признаки, характерные для воспаления.

Следовательно, внезапная многократная репликация определенной нуклеотидной последовательности хромосомы, многочисленные копии которой затем передаются потомкам этого организма с накапливаемыми в них в процессе передачи мутациями, может быть обусловлена вирусной инфекцией. Поэтому идея Холдейна о том, что инфекционные заболевания способны стимулировать эволюцию (см. раздел 2.6), вполне обоснована.

Причём не только воспаление, например, в молочных железах, равно как и резкая инволюция, сопровождается массовым уменьшением тканей (см. выше данный раздел). Ещё И.И. Мечниковым было высказано мнение о том, что старение ткани и ее истощение, вызванное болезнью, неразличимы. Это утверждение ученого, несмотря на гигантский прогресс цитохимии, электронной микроскопии и других ультрасовременных методов исследования пока никем не опровергнуто. Более того, сейчас снова обсуждается теория, согласно которой причина некоторых возрастных заболеваний – хронические воспаления микробной природы. В частности, ревматизм сначала запускается стрептококком, а уже потом включается иммунная система. В большинстве своем мы – носители инфекций: почти 80% – цитомегаловирусной, 50% – туберкулезной палочки, 30% – вируса простого герпеса (Жданов Р. И., 2007). Причем вирус герпеса сохраняется в организме человека пожизненно в виде скрытой инфекции (Яшин В., 2009).

Уже в середине прошлого века было известно, что при старении меняется как внутреннее строение, так и количество нервных клеток (БСЭ). По данным Ю. Гармса, число больших пирамидальных клеток на срезах мозговой коры собак (в одном поле зрения при одном и том же увеличении микроскопа): в возрасте полугода 15-20; 14 лет 8-12; 17 лет 0-1-2; число малых пирамидальных клеток соответственно: 100-200, 70-90, 35-50. Сходно меняется и количество нервных волокон на поперечном срезе белого вещества спинного мозга, снижаясь с 300-350 до 60-70 и даже до 34-50. У старой (17-летней) собаки обнаружено лишь ок. 30% от количества нервных клеток и 10 –16% от количества нервных волокон, свойственных молодому животному. У старых животных обнаружены резкие изменения и в симпатических нервных узлах. По мере старения организма в нервных клетках происходит и накопление особых более стойких веществ (явление «брадитрофии»), в частности особых пигментов. Время появления этих пигментов при старении животных находится в некоторой связи со средней продолжительностью жизни, свойственной данному виду.

Сегодня можно смело утверждать о связи старения с массовым уменьшением тканей. Последние исследования ученых (Борта Ю., 2012) говорят о том, что происходит убывание количества клеток головного мозга с возрастом. Так британские ученые выдали очередную сенсацию: человеческий мозг начинает стареть не в 60, как считалось ранее, а в 45 лет. А Владимир Захаров, проф. Клиники нервных болезней им. Кожевникова Первого МГМУ им. Сеченова утверждает, что «клетки головного мозга – нейроны – начинают погибать с рождения, а может быть, и до него». По утверждению этого ученого «к 80 годам мозг теряет в среднем 90 – 100 г массы. Это заложено генетически». Причем, чем меньше человек напрягает извилины, тем больше клеток мозга теряет. И происходить это может в любом возрасте. Если снижаются память, внимание, ухудшается речь, мышление, координация, то по мнению Захарова, «возможна болезнь – надо идти к врачу».

Новая иммуно-регуляторная теория старения В.И. Донцова и В.Н. Крутько (2010) определяет старение как гибель нервных регуляторных клеток, сосредоточенных в головном мозге – гипоталамусе. Профессор Е. Шапошников (2010) тоже утверждает, что важнейшим фактором, определяющим старение, является скорость гибели нервных регуляторных клеток, сосредоточенных в гипоталамусе. Именно там находится своеобразная матрица, которая в течение жизни последовательно включает, а потом со временем выключает те или иные физиологические процессы. Гипоталамус регулирует и направляет рост и развитие организма, а затем управляет его увяданием. Поэтому сегодня ученые однозначно утверждают, что старение связано с гибелью нейронов головного мозга. Организм человека ежедневно производит более 500 граммов умерших клеток. Если клетка – нейрон, то ее гибель может иметь катастрофические последствия для организма (в отличие, например, от клеток кожи, которые постоянно обновляются, и их утрата не несет никакой угрозы).