Книга Жизнь без старости - Борис Фенюк

Есть два обязательных признака, по которым запрограммированное старение легко отличить от других явлений изнашивания организма. Во-первых, эта программа вызывает постепенное ослабление многих ключевых функций живого существа, в то время как для смерти достаточно внезапного выпадения одной-единственной жизненно важной функции. Т. е. биологическое старение — это не просто самоубийство, каковым являются случаи острого феноптоза (см. выше). Во-вторых, это согласованное ослабление различных функций, иначе организм быстро скатился бы в острый феноптоз. Биологическое старение — это реализация программы медленного феноптоза.

Выше мы упоминали о случае чисто химического старения, не запрограммированного в геноме, когда речь шла об L—>0-изомеризации белков-кристаллинов в хрусталике кита. Этот спонтанный, самопроизвольный процесс ведет к тому, что у 200-летнего животного около 40 % L-аспартата в кристаллине превращается в D-изомер, что должно пагубно сказаться на свойствах этого белка, вызвав помутнение хрусталика. Не исключено, что загадочное выбрасывание китового стада на берег связано с тем, что наиболее старый, а значит, и самый крупный кит-вожак заболел катарактой и, чтобы видеть, нуждается в хирургической операции по замене своего хрусталика на искусственный. А пока у китов это еще не практикуется, вожак ведет стадо из океана на берег, который он уже не видит, давая повод для остряков шутить, что только те киты выбрасываются из воды, которые уже накупались.

Другими примерами запрограммированного, «химического» старения могут быть процессы карбонилирования и дезамидирования белков.

II.5.2. А если старение ускоряет эволюцию?

В 1989 г. Р. Докинз ввел в научный обиход термин «evolvability» — способность к эволюции, или «эволюционируемость». По мнению М. Киршнера и Дж. Герхарта, такая способность, присущая всем организмам, возникшим благодаря биологической эволюции, неодинакова у разных видов. У тех из них, которые захватывали новые области обитания, естественный отбор в значительной степени шел в сторону увеличения способности эволюционировать, что происходило иногда в ущерб интересам индивида.

В части I, раздел 1.5.2 мы предложили схему мысленного эксперимента, иллюстрирующего, каким образом постепенное снижение жизненных функций при старении может ускорить эволюцию (история о лисе и двух зайцах, умном и глупом). Существенно, что молодая, т. е. более многочисленная и интенсивнее размножающаяся часть популяции не будет участвовать в таком эксперименте, служа гарантией стабильности всего того, что уже достигнуто эволюцией. В то же время стареющая часть популяции может себе позволить несколько изменить генотип, инициировав тем самым отбор какого-то нового свойства. Если это свойство будет действительно полезным, то оно будет закреплено в потомстве. Если же у нового признака окажутся неблагоприятные побочные эффекты, потенциально разрушительные для вида, признак не пройдет сито отбора, а сам эксперимент вряд ли будет иметь серьезные последствия для вида, поскольку старых особей не так уж много, размножаются они не так активно, как молодые, и вскоре просто вымрут. Таким образом, оказывается, что молодые отвечают в основном за консерватизм наследственности, а стареющие — за ее изменчивость. Последнее облегчается тем обстоятельством, что мутации, основа изменчивости живых организмов, накапливаются с возрастом. Подобная эволюционная стратегия напоминает одну особенность полового диморфизма многих видов птиц, где самка — серенькая, безголосая и вообще не склонная «высовываться» («консерватор»), а самец — пестрый, голосистый, активный, как бы сам подставляется в опасных ситуациях («революционер»). Другой функцией старения как механизма, способствующего эволюционному процессу, может быть увеличение разнообразия особей в популяции. По остроумному утверждению Дж. Миттельдорфа, нельзя отобрать более крупных индивидов, если все они одного роста. Старение ведет к изменению свойств организма, развивающемуся с несколько разной скоростью у разных особей, что неизбежно имеет следствием дивергенцию признаков, зависящих от возраста.

Дж. Миттельдорф указывает еще на одну возможную функцию старения — создание когорты более слабых организмов, играющих роль «демографического буфера» в неблагоприятных условиях. Старые, как более слабые и уступающие молодым по своей репродуктивной способности, первыми примут на себя удар ухудшающихся условий (например, появление нового врага), в какой-то мере защитив более здоровое и сильное ядро популяции.

Ясно, что все перечисленные выше функции старения смогут оказаться полезными, как все в эволюции, лишь для будущих поколений. Что же касается индивидов данного поколения, то для них старение безусловно вредно. Оно, это поколение, по существу, страдает «за гремучую доблесть грядущих веков», как сказал Осип Мандельштам.

Успешную эволюцию вида нельзя представить себе без «коэволюции» других видов в той же экосистеме. В качестве примера ситуации, когда попираются интересы партнеров по экосистеме, Дж. Миттельдорф приводит пример с саранчой Скалистых гор. В 1874 году площадь, пораженная этим видом насекомых, составила около полумиллиона квадратных километров, что того же порядка, что площадь всей Калифорнии. После саранчи на всей гигантской территории не осталось ничего зеленого, а вся почва была покрыта слоем яиц, готовых дать на следующий год новое поколение прожорливых насекомых.

Однако этому поколению есть было уже нечего, и оно все вымерло. Его гибель произошла, как пишет автор, «не потому, что индивиды саранчи были недостаточно «приспособлены». Она случилась потому, что эти индивиды были слишком агрессивны и слишком плодовиты». Примером умеренности и учета интересов также и других членов экосистемы могут быть цикады (см. часть I). Как пишет антрополог А.А. Карр-Саундерс, популяции первобытных охотников, сохранявшие свою численность в течение многих тысяч лет, применяли сразу несколько способов ограничения роста своей численности: от абортов до умерщвления новорожденных. М.Е. Гилпин в своей книге описывает случаи, когда эволюционный процесс в экосистеме организован таким образом, чтобы оградить жертвы от их полного истребления хищниками. Как пишет Дж. Миттельдорф, «нельзя создать стабильную экосистему из видов, особи которых стремятся схватить столько, сколько способны утащить, и размножаются так быстро, как только могут».

Замечательный пример такого явления дают наблюдения за львами и буйволами. В «National Geographic» опубликована фотография: представьте себе огромное стадо буйволов, покидающее место водопоя, в арьергарде стада — четверо львиц, добывающих пищу для своих прайдов. Первая из хищниц находится всего в нескольких метрах от последнего буйвола. Огромные животные не пытаются забодать и затоптать своего врага, явно намеренного спокойно следовать за стадом. Такая тактика объяснима, если учесть хорошо известный зоологам факт: львица никогда не нападет на буйволят. Она отслеживает взрослых животных, ослабленных старостью, инфекциями или случайными ранами, и очищает стадо от особей, которые сдерживают темп движения основной массы животных, да к тому же могут оказаться еще и источником инфекций.

Итак, существует довольно большая группа нестареющих видов животных, включая некоторых млекопитающих, у которых программа старения не функционирует. У тех видов (включая Homo sapiens), где эта программа задействована, она служит одним из механизмов ускорения эволюции, повышающим давление естественного отбора на постепенно слабеющих с возрастом особей. Применительно к человеку — старение есть вредный атавизм, поскольку человек перестал полагаться на слишком медленный темп своей эволюции и вместо приспособления к среде обитания предпочел приспосабливать эту среду для своих нужд.