Елена ГолецВ чем секрет продления жизни человека, — разгадать его — извечная мечта человечества.
Жизнь человека в древности
С самого зарождения жизни люди мечтали о бессмертии. В далекой древности мало кто доживал до естественного предела жизни. Дожить до преклонных лет удавалось немногим, продолжительность жизни древних была чудовищно невелика.
Люди погибали от стихийных бедствий, от нападения диких животных, от всевозможных болезней, в сражениях с себе подобными. И казалось, достаточно уберечься от всех этих случайных смертей — и проживешь бесконечно долго.
Эпидемии средневековья
Средняя продолжительность жизни во Франции в XIV веке не достигала и 20 лет. Главной причиной ранней смерти были эпидемии средневековья. С ростом численности населения, все более неумолимыми становились оспа, чума, холера. Бывало, что после очередных эпидемий Европа почти обезлюдевала.
С развитием общества на смену оспе в перенаселенные кварталы городов пришел туберкулез. Конечно, жертвами чахотки оказывались иной раз и состоятельные люди, но главной ее добычей всегда оставались бедняки.
Жизнь человека в современных условиях
Современная медицина в основном поборола страшные эпидемии. Значительно сократилась и смертность от туберкулеза. И на первое место среди причин смертности вышли другие болезни — атеросклероз, гипертония, рак. Они уносят с собой более 80 процентов жизни наших современников, живущих в разных странах.
Откуда взялись эти болезни? Бытует мнение, что их принес с собой наш индустриальный век с его бешеным темпом жизни, повышенной нервной нагрузкой, губительными влияниями загрязненного воздуха, сильных электрических полей, давящего грохота улиц, цехов.
Но это не совсем так. Новый век принес с собой и резкое увеличение средней продолжительности жизни. За последние десятилетия она выросла на 20 лет и в наше время уже перевалила за цифру 70.
Произошло это за счет резкого снижения детской смертности, благодаря победе над инфекционными болезнями, внедрению новых лекарственных средств, улучшению санитарно-гигиенических условий жизни и труда.
Продолжительность жизни человека
Можно считать, что сегодня человечество уже заметно приблизились к срокам естественной продолжительности жизни человека. Ведь каждое живое существо имеет свой срок —естественный срок продолжительности жизни. Этот срок для разных видов изменяется в очень широких пределах.
Жизнь бабочки поденки, считая с момента, когда она покинула свой кокон, продолжается всего несколько часов. Смерть бабочки наступает остро, вдруг, ее нельзя объяснить ни истощением сил, ни неожиданной болезнью. Мышь может прожить два года, крыса — три, речной рак — 30 лет, слон — 70.
Человеку, по современным вычислениям ученых, дана естественная продолжительность жизни порядка 110 лет. И она, разумеется, будет достигнута — медицина обязательно победит рак и атеросклероз, как победила оспу и чуму.
Ну а дальше? Возможно ли осуществление извечной мечты человечества о бессмертии?
Вот беседа с президентом Белорусской академии наук Василием Феофиловичем Купревичем. Это был смелый человек и смелый ученый. В своей матросской молодости он участвовал в штурме Зимнего дворца. С его точки зрения, эту задачу можно было бы решить, направив на нее соответствующие усилия, в течение жизни одного поколения ученых.
— Почему же эта задача не решена уже сегодня?
— По-видимому, потому, что ее никто не ставил,— ответил ученый.— Задача казалась столь грандиозной, что никто не осмеливался заниматься ею.
Со времени этого разговора прошло около семидесяти лет. Уже нет Купревича. Затронутым им вопросом занимаются сейчас ученые во многих странах мира. Работают многочисленные институты. Геронтология, наука о старении, занимает достойное место среди других медицинских наук.
Но ответ на вопрос, в чем секрет продления жизни человека ученые пока не отыскали. Вероятно, в геронтологии, как и в любой новой науке, еще продолжается период накопления фактов, и только потом настанет время обобщений и выводов. И на основе этих выводов станет окончательно ясно, возможно ли бесконечное продление жизни человека. И если невозможно, то почему.
Процесс старения
Процесс старения, изучением которого занимаются геронтологи, предшествует естественной смерти. Всем известны основные изменения, которые сопутствуют старению. Но никто еще не смог убедительно объяснить, почему же человек стареет.
Гипотезы старения организма человека
Каких только гипотез ни выдвигали за последние десятилетия!
- Говорили, что старение вызывается накоплением ядов в клетках организма.
- Утверждали, что старение связано с перегрузками нервной системы.
- Считали первой причиной старения состояние кровеносных сосудов организма.
- Связывали старение с накоплением холестерина в крови.
- Перебрав все земные причины, обратились к инопланетным: организм стареет по мере того, как он подвергается обстрелу космическими лучами — они, якобы, вносят неправильности в генетические механизмы клеток.
Никто не может сегодня сказать, какая из этих гипотез наиболее близка к истине. Может быть, часть ее содержится во всех этих и других, здесь даже не упомянутых. Но, возможно, есть одно открытие последнего времени, которое, бесспорно, необходимо будет иметь в виду тем, кто дерзнет вступить в решающую схватку со смертью.
Деление клеток человеческого организма
Издавна считалось, что одноклеточные животные бессмертны. Ученые произвели интересный опыт: они проследили жизнь 8400 поколений одноклеточного организма — парамеции. И на всем этом пути не встретили ни одного трупа. Действительно, парамеция не знала смерти от старения.
Точно так же, сделали ученые вывод, бессмертны и отдельно взятые клетки человека и других высокоорганизованных существ. Смертен только организм в целом, а клетки его могут жить вечно.
Еще в начале ХХ века это утверждение решил проверить известный хирург Алексис Каррель. Он взял сформировавшиеся клетки зародыша цыпленка, поместил в питательную среду и наблюдал за ними в течение 30 лет.
Клетки исправно делились, не проявляя никаких признаков старения. Аналогичные опыты с клетками, взятыми у эмбриона крысы, подтвердили сделанный Каррелем вывод. И убежденность в бессмертии отдельных клеток стала в науке всеобщей.
Американский ученый Леонард Хайфлик не ставил перед собой задачу опровергнуть это установившееся мнение. Он только хотел проверить, справедлив ли этот закон для клеток человека.
И оказалось, что, пройдя сквозь ряд делений, клетки умирают. Тогда попробовали проверить опыты Карреля. И оказалось, что знаменитый ученый ошибся. Разгадали и причину его ошибки: она крылась в плохой работе центрифуг. Повторили опыт с крысами — и опять убедились, что клетки смертны. И еще оказалось, что клетки человека, цыпленка и крысы умирают в разное время.
Впрочем, время здесь измеряется не часами и даже не годами, а количеством делений, пережитых клеткой. Клетки человеческого эмбриона погибают, пережив 50 делений. Впрочем, цифра эта может колебаться в пределах 10 делений в обе стороны.
Однако самое удивительное, пожалуй, состоит в том, что клетки, как выяснилось, обладают удивительной памятью. Хайфлик брал популяцию клеток уже прошедших, скажем через десяток делений, и замораживал в жидком азоте. Там они лежали неопределенно долгое время.
Но когда их затем отогрели и вернули к жизни, они прошли через оставшиеся им сорок делений и погибли на пятидесятом, как, если бы деление вовсе не прерывалось. Пройдя замораживание, клетки словно бы помнили происшедшее с ними до летаргического сна!
Хайфлик ставил опыты не только с клетками человека, но и с клетками некоторых животных. Оказалось, клетки эмбрионов мыши, хомяка, свиньи делятся менее 15 раз.
Клетки взрослых животных — еще меньшее количество раз. Здесь прослеживалась закономерность: все эти животные значительно менее долговечны, чем человек. Любопытно, что обнаружить клетки, более долговечные, чем у человека, ученому не удалось. И сам Хайфлик, и другие ученые пытались найти объяснение удивительному феномену.
Гипотеза Оловникова
Наиболее интересную и убедительную гипотезу предложил советский ученый Алексей Матвеевич Оловников.
Мысль его развивалась примерно следующим образом. Клетка помнит число осуществленных ею делений. Где же может фиксироваться это число? Только на молекуле ДНК, которую она получает при делении материнской клетки в наследство и которую дублирует и передает по наследству своим дочерним клеткам.
Причем, дочерняя молекула ДНК должна отличаться от материнской какой-то записью, соответствующей числу пережитых клеткой делений. Накопление таких записей должно со временем вести к гибели клетки. Но почему?
Известно, что молекулы ДНК, входящие в состав хромосом, представляют собой очень длинные и тонкие спиральные цепочки. В этих цепочках закодирована вся наследственная информация. При удвоении хромосом на каждую молекулу ДНК садится фермент ДНК — полимераза и, двигаясь по молекуле, синтезирует ее точную копию.
Точную? Нет, не совсем. Ведь надо еще записать на ней память о новом делении клетки. Допустим, рассуждал А. М. Оловников, полимераза начинает синтезировать копию молекулы ДНК не с самого края, а чуть отступив от него, скажем, на ту величину, которую занимает сама.
При этом дочерняя молекула оказывается с каждым делением клетки чуть-чуть короче. Крайние участки хромосом, вероятно, приспособлены для такого усечения. На концах хромосом находятся некие буферные гены, а жизненно важные расположены ближе к центру.
И когда со временем усекновение доходит до этих жизненно важных генов — а это происходит у человека примерно при пятидесятом делении — клетка погибает. Вот как работает ее своеобразная машина памяти.
Это гипотеза. Как проверить ее? Убедительнее всего путем прямого опыта. Надо взять две клетки разного возраста и измерить длину молекулы ДНК. К сожалению, этот самый легкий способ сегодня практически неосуществим. Во всяком случае, он требует огромной работы, которую и ювелирной-то назвать невозможно. По мнению ученых, такой проверочный опыт станет осуществим только через несколько лет.
Ну а почему же одноклеточные организмы удваиваются бесконечно? Почему у них нет пределов деления? Для многих одноклеточных характерны ДНК, замкнутые в кольцо. Но таким кольцевым ДНК фермент может двигаться, не оставляя необработанных участков.
Возможен и другой способ дублирования молекул ДНК без последовательного их укорачивания. Фермент ДНК — полимераза может иметь два активных конца, при этом окажутся полностью обработанными и краевые участки молекулы. Вероятно, именно таким путем осуществляется в организме репродуцирование половых клеток.
И последний вопрос: какое значение имеет гипотеза Оловникова для решения проблемы бессмертия?
Многие ученые и раньше предполагали, что механизм старения и смерти как-то связан с генетическим механизмом наследственности. Гипотеза Оловникова открыла прямые пути вмешательства в этот механизм.
Например, замена во всех клетках организма ферментов, ответственных за дублирование ДНК, на ферменты, дублирующие ДНК половых клеток, навсегда остановит возможность старения. Но речь идет не о хирургическом вмешательстве в каждую клетку организма, а о новой искусственной записи в коде наследственности.
Достаточно было бы произвести такую запись всего в одной клетке, и дальше она передаст эту запись дочерним клеткам всех последующих поколений.
Вот он, наиболее вероятный путь, который обеспечит продление жизни человека. Глубоко спрятала его природа, но его уже нащупала пытливая человеческая мысль. По этому пути уже идет наука, и первый шаг, это тщательная проверка самой гипотезы.