Иногда корабль бывает простеньким, а вот карта – очень сложной. Для профилактики оспы, например, корабль – это просто острая игла, инфицированная коровьей оспой. Это все, что необходимо нам для прививки от оспы, если мы знаем, как ее делать. Но сначала нам понадобилась карта: знания о микробах, вакцинации, отличии человеческой оспы от коровьей, инфекциях и так далее.
В этой главе вас ждет рассказ о картах, которые мы нарисовали, пытаясь разобраться в процессе старения. Как мы увидим, единой карты с консенсусом не существует – есть лишь куча разнообразных карт и их толкований, конфликтующих между собой. Но сейчас мы наконец постепенно начали составлять карту, которая действительно объясняет процесс старения. А что касается корабля – инструменты, необходимые для изменения процесса старения, за последние 500 лет значительно улучшились, и последние лет десять мы стоим на пороге серьезного клинического прорыва.
Давайте начнем с изучения нескольких конкурирующих карт, которые мы нарисовали в попытках разобраться в старении. Во всех них есть зерно истины, но ни одна из них не разрешает загадку полностью.
Энтропийная теория старения
Поначалу мы даже не считали, что старение – это проблема, которую нужно решать. Старение живых организмов – вовсе не уникальное явление. Да и не только живых: горы стареют, галактики стареют, даже сама Вселенная стареет. Более того, второй закон термодинамики гласит, что энтропия любой закрытой системы всегда возрастает, беспорядок всегда увеличивается. Вот почему ваша машина не заведется, если вы к ней до этого несколько лет не притрагивались. Через несколько миллионов лет горная гряда превращается в пыль. Через 11 миллиардов лет даже само Солнце станет холодным. Стареет абсолютно все.
Жизнь зависит от порядка, структуры и организации. Если беспорядка станет слишком много, жизнь не сможет поддерживать себя, так что загадка показалась нам решенной. Организмы стареют, потому что этого требует сама природа физической Вселенной.
Немало конкретных теорий подпадают под общий «зонтик» энтропийного старения. Эти теории утверждают, что простейшего факта жизни – «все устает и изнашивается» – достаточно, чтобы объяснить процесс старения.
Многие из этих подходов – вариации на тему. Теория взаимопересечения гласит, что любое старение вызывается тем, что молекулы со временем связываются и пересекаются друг с другом, что мешает их нормальному функционированию. Схожая теория обвиняет во всем конечные продукты гликирования (КПГ): молекулы глюкозы связываются с молекулами белков, вызывая накопление отходов в организме и потерю функциональности.
Есть множество других объяснений, называющих причиной старения накопление различных других отходов, например липофусцина – пигментированного липида, скапливающегося во многих стареющих клетках.
Одна из самых заманчивых вариаций на тему рассматривает повреждение не обычных молекул и ферментов, а самого важного для живых клеток набора молекул – ДНК. В этих теориях утверждается, что с течением времени ДНК постепенно накапливает в себе повреждения, и это мешает ей производить важнейшие белки. Постепенно клетка становится все менее функциональной, начинается старение, и в конце концов клетка полностью гибнет.
Все эти теории основаны на фундаментальной истине: с течением времени неизбежно происходят повреждения. Молекулы действительно связываются, отходы действительно накапливаются, даже ДНК действительно повреждается. Но эти теории недооценивают невероятную силу клеточной регенерации. Да, некоторые клетки стареют и приходят в негодность, но другие остаются совершенно здоровыми, живут и размножаются без каких-либо ограничений – несмотря на космические лучи, накопление отходов и изменения окружающей среды.
В течение миллиардов лет вся жизнь на Земле была одноклеточной, и эти отдельные клетки могли размножаться сколько угодно раз. Старели ли эти клетки – вопрос дискуссионный, но совершенно ясно, что с каждым репродуктивным циклом, с каждым разделением старой клетки на две дочерние, «биологические часы» запускались заново. Обе дочерние клетки были молоды и здоровы.
Живые организмы ремонтируют и заменяют свои компоненты с потрясающей скоростью. Если в вашей машине каждый год заменять все запчасти, в теории вы сможете ездить на ней вечно. Как мы увидим, одноклеточные организмы именно так и работают. Закон энтропии при этом не нарушается, потому что Земля – не замкнутая система. Земля постоянно получает свет и энергию от Солнца. Ядерные реакции внутри Солнца генерируют энтропию с огромной скоростью, но живые организмы используют солнечную энергию, чтобы поддерживать себя и процветать. Не существует такого физического закона, который утверждал бы, что организм не может жить и процветать бесконечно – по крайней мере, до тех пор, пока светит Солнце.
Подведем итог: существует целая категория теорий, которая пытается объяснить старение энтропией, описывая его в терминах усталости, износа, повреждений и накопления отходов. Эти теории содержат в себе зерно истины, но полного объяснения не дают. Некоторые клетки и организмы гибнут из-за энтропии, другие же – нет. Нужно смотреть глубже.
МЕДУЗА И БЕССМЕРТИЕ
Способность процветать и оставаться в живых сколь угодно долго – привилегия не только одноклеточных организмов. Turritopsis dohrnii, которую сейчас называют «бессмертной медузой», похоже, умеет обращать старение вспять. Это беспозвоночное животное умеет «стареть назад», до состояния простейшего. Ее часто называют «медуза Бенджамина Баттона». Впрочем, в отличие от литературного персонажа, эта медуза затем начинает снова стареть, и этот процесс может повторяться, насколько мы понимаем, бесконечное число раз.
Как утверждают авторы статьи 1996 года об этом феномене, медуза обладает «потенциалом для преобразования, равных которому нет во всем животном мире»[1]. Позже в статье в New York Times писали, что это открытие «похоже, опровергает самый фундаментальный закон живого мира: вы рождаетесь, а потом умираете»[2].
Животные из рода гидр, похоже, тоже не стареют. Омары, конечно, не бессмертны, но с возрастом они становятся лишь все больше и плодовитее, избегая возрастных проблем, от которых страдает большинство многоклеточных организмов.
Медуза и гидра наносят еще один удар по энтропийной теории старения.
Виталистская теория старения
Идея, что мы стареем, потому что «в нас что-то заканчивается», очень стара. Много веков назад ее называли витализмом; эту идею можно найти еще в трудах древних греков, в том числе Аристотеля, Гиппократа и Галена. Мы стареем, потому что что-то в нас – некая жизненная искра – держится лишь определенный промежуток времени, а потом мы умираем, потому что эта «искра» перестает гореть, и мы превращаемся в неживую материю.
В общем и целом эти объяснения называются гипотезами «скорости жизни». Самое очевидное из подобных объяснений – «гипотеза сердцебиения»: количество ударов сердца у каждого живого существа строго ограничено. Приближаясь к этому критическому пределу, вы стареете; достигая его, вы умираете. Эта теория частично объясняет одну из самых очевидных аномалий старения: не все организмы стареют с одинаковой скоростью. Считалось, что раз у небольших животных быстрее бьется сердце (или быстрее работает обмен веществ, или выше скорость дыхания), они стареют быстрее, чем крупные. С этой точки зрения собаки живут меньше, чем люди, оттого, что у них быстрее бьются сердца.
Концепция жизненной силы (также называемой elan vital, жизненной искрой или просто душой) была в начале XX века просто отброшена наукой из-за дефективной логики (у клеток разве бьется сердце?) и отсутствия эмпирических доказательств. Но я все равно привожу здесь эту теорию, потому что общая идея – «старение происходит из-за того, что у нас в организме что-то заканчивается», – никуда не делась, пусть и приняла более современные формы.
Главное заблуждение в подобных рассуждениях – мы стареем, потому что в организме заканчивается какой-либо важный компонент (неважно, удары сердца, митохондрии или гормоны), – состоит в том, что сразу можно задать вопрос: а какова причина старения в данном случае? Если старение вызывается изменениями в митохондриях, что вызывает эти изменения? Если оно вызывается ограниченным количеством ударов сердца, то что управляет этим ограничением? Если бы старение вызывалось, допустим, тем, что ключевая эндокринная железа теряет жизненную силу, – что заставляет саму эту железу стареть?
Гормональная теория старения
Идея, что старение вызывается гормональным дефицитом, до сих пор довольно популярна. Самые ранние работы на эту тему появились в китайской медицине. В западной медицине отрасль эндокринологии – диагностика и лечение заболеваний, связанных с гормонами, – расцвела в XIX веке. Эндокринология быстро стала и основным направлением науки, и общепризнанным клиническим методом. Но, как и в случае со многими достижениями медицины, к сожалению, за этим последовали необоснованные заявления и выдача желаемого за действительное.
