Да сгинет смерть! Победа над старением и продление человеческой жизни - Курцмен Джоэль - Страница 32

Сейчас мы весьма далеки от всех этих возможностей, более того, быть может, нам вообще не удастся их осуществить. Пока еще ни одно животное не было полностью заморожено и воскрешено. И все же Прехода не теряет надежды, что со временем появятся средства, "позволяющие сохранять человека бесконечно долго в состоянии временного прекращения жизненных процессов при крайне низких температурах".

Вместе с тем такие экстренные меры, как замораживание людей с целью продления их жизни, могут и не понадобиться, если успехи биологии старения оправдают те надежды, которые на них возлагают. На некоторых наиболее успешных исследованиях процесса старения мы остановимся в следующей главе.

7. Биология старения

Когда-нибудь, как полагает Артур Гэлстон, биолог из Йельского университета, в распоряжении человека вполне может появиться "омолаживающий коктейль", который замедлит или обратит вспять процесс старения. Но, добавляет он, так как старение вызывает разнообразные изменения в клетках, едва ли "один какой-нибудь эликсир сможет подавить все дегенеративные изменения". По мнению Гэлстона, "омолаживающий коктейль", этот "источник вечной юности", будет сложным, многокомпонентным напитком, содержащим комбинации лекарств, гормонов и ферментов. Чтобы понять, почему понадобится именно такая сложная смесь, нам придется пройти по крайней мере по пяти разным дорогам теории старения. А чтобы в них не заплутаться, нужно понять, как клетки живут, стареют и гибнут, ибо наша старость начинается именно в клетках нашего организма.

Клетка, мельчайшая составная единица организма, обладающая всеми свойствами живого, воспроизводится путем деления, в результате которого из одной клетки возникают две. Все клетки происходят от уже существующих. Так, одна клетка зародыша цыпленка делится на две, в свою очередь эти две делятся, давая четыре, и так далее, пока не возникнут те миллиарды клеток, из которых состоит только что вылупившийся цыпленок. Та же картина наблюдается у человека: триллионы клеток взрослого человека происходят из одной — оплодотворенной яйцеклетки. Каждая клетка делится посередине на две равные части; таким образом, две новые клетки, поначалу меньшие "материнской", в равных долях получают все многообразные химические компоненты, необходимые для процесса обмена веществ (т. е. химических реакций, снабжающих клетку энергией). Обе клетки окружены прочной оболочкой, регулирующей поступление питательных веществ и выведение продуктов распада.

В состав клеток входят несколько основных типов химических веществ, называемых органическими молекулами ("органические" — относящиеся к жизни): углеводы, жиры, белки и нуклеиновые кислоты. Все эти крупные, сложные молекулы играют особую роль в жизни клетки. Углеводы дают энергию, необходимую для функционирования клеток. Жиры служат источником, из которого черпается энергия в клетках, — своего рода резервный запас на тот случай, если возникнет дефицит сахара. Жиры также входят в состав клеточных мембран. Белки, которые также входят в состав клеточной мембраны (и которые вместе с жирами регулируют проникновение химических веществ в клетку и из нее), находятся и внутри клетки, в так называемой цитоплазме, содержащей растворенные в воде химические вещества. Некоторые из этих внутриклеточных белков, называемых ферментами, ускоряют ход многих химических реакций обмена веществ, которые в противном случае проходили бы недостаточно быстро для поддержания жизни клетки. Нуклеиновые кислоты в основном находятся внутри особой клеточной структуры, называемой ядром. Ядро представляет собой сферическую структуру, расположенную примерно в центре каждой клетки. Нуклеиновые кислоты бывают двух основных типов: дезоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК, и рибонуклеиновая кислота, или РНК. Обе представляют собой длинные, сложные цепочки атомов.

Рис. 6. Типичная животная клетка

В 1940 г. группа бактериологов Рокфеллеровского института в Нью-Йорке, возглавляемая Освальдом Эвери, установила, что ДНК-молекула, несущая информацию, которая кодирует протекание всех химических реакций и структуру клетки. Исследователям удалось доказать, что ДНК в известной мере определяет жизнь, рост и размножение клетки.

Открытие ключевой роли ДНК в метаболизме клеток дало толчок к своеобразным международным состязаниям ученых по расшифровке структуры ДНК и способов, которые позволяют этой структуре управлять всеми химическими процессами в клетке. Эти состязания выиграли в 1953 г. два молодых специалиста по молекулярной биологии в Кембриджском университете — Фрэнсис Крик и Джеймс Уотсон. Они показали, что ДНК управляет обменом веществ, строением и делением клетки посредством РНК, которая действует в качестве матричной молекулы, направляющей синтез белков. В свою очередь, белки управляют обменом веществ в клетке, формируют ее основные структурные элементы и участвуют в регуляции деления клетки. При делении клетки две "дочерние" клетки, как их называют генетики, не только получают полный набор белков, жиров и углеводов, но и жизненно важный компонент — ДНК, которая будет управлять их метаболизмом и ростом.

Биологам конца минувшего столетия клетки казались структурами чудесными и таинственными. Исследуя одноклеточные организмы, такие, как амеба, они обнаружили, что клетки практически бессмертны до тех пор, пока они растут, делятся и избегают нападения микроскопических хищников. В 20-30-х годах текущего века эксперименты таких биологов, как Алексис Каррель, как бы подтверждали, что отдельные клетки и в самом деле бессмертны и что старение и смерть — это свойства лишь крупных комбинаций клеток, как, например, в организме человека. Каррель сумел выделить клетки из сложного организма цыплят, и эти клетки, казалось бы, продолжали поддерживать обмен веществ и делиться годы спустя после смерти того цыпленка, у которого они были взяты. Но, как выяснилось, Каррель ошибался.

В 1961 г. д-р Леонард Хейфлик, в ту пору работавший в Станфордском университете, в ходе экспериментов по изучению рака обнаружил, что клетки человека, растущие в культуре (химической питательной среде, обеспечивающей их энергией и веществами, необходимыми для жизни), делятся только ограниченное число раз за тот период, пока их потомство стареет и умирает. Число делений, которое могли претерпеть выделенные из человеческого эмбриона клетки, оказалось равным примерно 50. Клетки, полученные от более старых людей, претерпевали еще меньше делений, а затем гибли. Например, клетки, взятые у взрослого человека, способны делиться примерно раз двадцать.

Хейфлик и другие исследователи культивировали также клетки животных и доказали, что число делений зависит от того, сколько в норме живет это животное. Так, для клеток норки, продолжительность жизни которой составляет около 10 лет, число делений меньше, чем для клеток человека, а для клеток мыши, живущей примерно три года, делений еще меньше, чем для клеток норки. Хейфлик пришел к выводу, что смерть всех клеток, принадлежащих животным или человеку, отражает процесс старения на уровне отдельной клетки, а стареют клетки оттого, что существует генетический предел продолжительности их жизни.

По мнению Хейфлика, этот генетический предел программируется информацией, заключенной в длинных, сложных цепях атомов ДНК в ядре каждой клетки. Следовательно, старение оказывается структурно обоснованной, "встроенной" особенностью клеточной структуры; все нормальные клетки заранее обречены на необратимое увядание.