Читать книгу "Смерть должна умереть. Наука в борьбе за наше бессмертие - Дэвид Вуд"

По мере роста прокариота ДНК закрепляется на мембране и транспортируется через нее, пока родительская клетка не расщепляется на две идентичные дочерние. Если позволяет окружающая среда, доядерные организмы будут расти и, не старея, размножаться. У бактерий это обычно происходит путем “бинарного деления” и приводит к двум одинаковым клеткам, хотя отклонения от общей картины все же случаются».

Однако не всем бактериям свойственно симметричное деление с интеркалярным[62] ростом, результатом которого являются одинаковые, не стареющие при размножении, клетки-потомки. Герреро и Берланга уточнили:

«Теоретически, при интеркалярном росте клетки не погибают. Однако очевидно, что бактерии, как и прочие формы жизни, могут “умереть” от голода (отсутствия питательных веществ), жары (высокой температуры), повышенной концентрации соли, высыхания, обезвоживания и т. д.».

Отметим, что подобный процесс размножения присущ не всем бактериям, например, те из них, что делятся асимметрично, с полярным ростом, производят неодинаковое и способное к старению и смерти потомство.

Хотя многие подробности происхождения и развития всего живого нам неизвестны, с определенной точки зрения мы можем заявить, что жизнь возникла, чтобы жить, а не умирать. По крайней мере, это утверждение будет верно для тех бактерий, что размножаются симметрично и в идеальных условиях не стареют.

Очевидно, что смерть существовала всегда, но первые формы жизни сумели эволюционировать таким образом, чтобы, возможно, в идеальных условиях оставаться вечно молодыми. Однако суровые реалии – болезни или недостаток пищи – приводили к гибели все организмы без исключения.

От одноклеточных прокариот к многоклеточным эукариотам

Ученые считают, что первые организмы с истинным ядром, то есть эукариоты, появились около 2 млрд лет назад. Они являлись такими же потомками общего предка LUCA с тем же типом ДНК, как и все последующие формы жизни на Земле. Первые ядерные организмы тоже были одноклеточными. К ним принадлежали грибы и особенно первые дрожжи, которые также считаются биологически «бессмертными».

В исследовании, опубликованном в 2013 г. в научном журнале Cell, группа ученых из США и Великобритании сообщила о следующих результатах опытов по размножению так называемых делящихся дрожжей[63]:

«Многие одноклеточные стареют: с течением времени начинают делиться медленнее и в конце концов умирают. При почковании дрожжей асимметричная сегрегация клеточных повреждений приводит к старению материнских клеток и омоложению дочерних. Мы предполагаем, что организмы, в которых подобная неравномерность отсутствует или поддается настройке, могут вовсе не подвергаться возрастным изменениям.

Увеличение срока жизни также наблюдается у видов, развивших более эффективные механизмы устойчивости к стрессу, и мутантов с повышенной способностью справляться со связанными с ним травмами. В организмах, которые не подвержены старению, его может запустить перенапряжение – как за счет ускоренного возникновения повреждений, так и из-за изменения способа их распределения.

Современная модель научной деятельности в области геронтологии гласит, что износу подвержены все организмы. Но, не обнаружив того в клетках делящихся дрожжей S. pombe, которые были выращены в благоприятных условиях, мы усомнились в данной точке зрения и доказали, что асимметричная сегрегация большого количества повреждений запускает в S. pombe переход от нестарения к старению. Дальнейшие исследования прояснят механизмы, лежащие в основе этой трансформации, и ее зависимость от условий окружающей среды.

Соматические клетки человека проявляют возрастные изменения после определенного количества делений in vitro[64], тогда как раковым, половым и самообновляющимся стволовым клеткам, наоборот, согласно предположениям, свойственно репликативное бессмертие. ‹…› Сравнительные исследования стареющей и нестареющей жизненных стратегий у одноклеточных помогут прояснить, что определяет потенциал размножения и износа клеток в высших эукариотических организмах».

Авторы исследования сделали следующие выводы:

● клетки делящихся дрожжей не стареют при благоприятных условиях роста;

● отсутствие старения не зависит от симметричности деления;

● старение происходит после вызванной стрессом асимметричной сегрегации повреждений;

● после стресса совокупные наследуемые показатели связаны со старением и смертью.

Одноклеточные дрожжи были одними из первых ядерных организмов, и предполагается, что они сохранили возможность деления без старения при идеальных условиях. В ходе эволюции, примерно 1,5 млрд лет назад, появились первые многоклеточные эукариоты. Позднее, около 1,2 млрд лет назад, они обзавелись герминативными[65] и соматическими клетками и приобрели способность к половому размножению. (Здесь, как и везде в биологии, имеются исключения: не все ядерные многоклеточные организмы размножаются именно так.)

В конце XIX в. ученые стали исследовать клетки зародышевой линии так, как если бы те полностью отличались от остальных. В основном многоклеточные организмы состоят из множества соматических клеток, но для сохранения и выживания вида фундаментальное значение имеют малочисленные гоноциты[66], производящие необходимые для размножения гаметы (яйцеклетки и сперматозоиды). Кроме того, гоноциты считаются биологически «бессмертными», и это означает, что они, в отличие от смертных соматических клеток, не знают старости, хотя и умирают вместе со всем организмом.

Как правило, соматические клетки, давая начало большинству клеток тела, делятся митозом (геноматериал в потомстве распределяется аналогично родителю). Гоноциты делятся мейозом (половым путем) и таким образом производят яйцеклетки или сперматозоиды с половиной хромосом, которые сливаются во время оплодотворения гамет.

У полового размножения много преимуществ (например, оно позволяет ускорить эволюцию), но и недостатков не меньше: так, скажем, выживание требуется только клеткам зародышевой линии. С биологической точки зрения при половом размножении соматические клетки идут в расход, в то время как бессмертные, не стареющие гоноциты, передают генетический материал из поколения в поколение.