Концепції сучасного природознавства - Бобильов Ю.П. - Розділ 11. ГЕРОНТОЛОГІЯ ТА ЕВОЛЮЦІЙНА БІОЛОГІЯ

Прихід людини у світ – відхід (народження і смерть); полон духу в тілі – його звільнення; створення світу – кінець світу: "кінець прийде – адже був початок. Світ народився – світ повинен вмерти" (Беранже). Від цих пар рим один крок до наступної: розвиток – старіння. У класичній поезії відоме відхилення, а то й зовсім відмова від парних співзвучностей у закінченнях рядків, – це білі вірші. Пара "народження – смерть" (чи "життя – смерть") заримована жорстко; тут відхилення від римування, інакше кажучи, – безсмертя, суперечить не тільки біологічній закономірності, але, якщо хочете, і здоровому глузду: весь досвід спостереження за природою переконує нас у тому, що фізичного безсмертя – на індивідуальному рівні – не існує. Свідомо не торкаємося міфів, легенд, релігійних уявлень, що стверджують зворотне, так само залишаємо осторонь проблему безсмертя духовного, – коротше кажучи, усього того ірраціонального, що не становить предмета аналізу строгої науки, конкретно – природознавства (В. Л. Ушаков).

Отже, смерть індивіда – факт непорушний і винятків немає. Він іманентний живій природі і, якщо завгодно, біологічний, оскільки смерть (природна, звичайно) – закономірний наслідок фізіологічної інволюції організму: зниження окремих його функцій, відмови ряду систем – усього того, що в побуті називається старінням. І це ясно: за принципом рими, якщо є розвиток – від моменту запліднення яйцеклітини до статевої зрілості, то старіння – від періоду виконання репродуктивного, тобто видового, призначення до смерті – також має бути обов'язково. Ну, і далі: якщо є програма індивідуального розвитку особи, її онтогенезу (а така тверда генетична програма існує), то, за принципом рими знову ж, повинна бути й генетична програма старіння. Ось тут і виникає питання: чи повинна?

У геронтології відразу було прийнято за очевидний факт, за аксіому, що спеціальна програма старіння організму дійсно існує (хоча запрограмованість старіння і смерті ніким ніколи не була доведена.) Імовірно, це пов'язано з тим, які явища, що здаються природними, на початковому етапі розвитку нової науки не обговорюються: цей привілей може собі дозволити щось вже усталене, авторитетне – як фізика або філософія. Минуло близько ста років з моменту виникнення геронтології, і от у 60-х pp. XX ст. питання про те, чи справді старіння запрограмоване, було нарешті поставлено. І якщо воно запрограмоване, то що це за програма: саморуйнування організму? його самоліквідації? Відповідь – як загальна думка – була категорична: програма старіння існує, це програма самоліквідації особи (у масі – покоління), вона абсолютно необхідна для відмирання покоління, щоб звільнити місце поколінню наступному, а сама по собі змінюваність поколінь – необхідна умова для кращої пристосовності виду в цілому, так само, як і внутрішньовидова різноманітність ознак, поліморфізм, – одна з жорстких умов виживання виду.

Що ж, останнє положення цього вердикту (змінюваність поколінь – фактор стабільності виду в часі) можна, мабуть, прийняти. Однак дозволимо собі засумніватися от у чому: чи так вже очевидно, що для оптимальної змінюваності поколінь необхідна програма самоліквідації окремої особи? Безумовно, на дане питання природа відповідає позитивно... у деяких випадках. І це ті випадки, коли результат програми самоліквідації доступний для спостереження і виявляється з неминучістю майже апокаліптичною. Тут дійсно ситуація, коли для двох чергових поколінь не вистачає або харчових ресурсів, або місць проживання (можливе і поєднання цих "недостач").

Так, приміром, лососі після нересту гинуть масами – і не просто масами, а всі, оскільки фізіологічні перебудови, пов'язані з розмноженням, геть-чисто руйнують їхній організм. Менш відомий, але теж характерний приклад: мексиканська агава, проживши дев'ять років, на десятий цвіте, дає плід і відразу засихає. Одноденка готується до акту розмноження і, виконавши це єдине в житті призначення, не доживає до наступного дня.

Проаналізуємо. У перших двох випадках зв'язок розмноження з програмою самоліквідації хоча і не зовсім ясний в деталях, але зрозумілий в рисах більш загальних. Так, якщо у деяких видів риб видалити статеві залози, а в рослини – квітковий пагін, ніякої активної самоліквідації не буде: організм просто тихо згасне, проживши в кілька разів довше звичайного. А от останній випадок – трохи іншого роду і, треба зізнатися, включений не без наміру: з одноденкою аналогічний трюк повторити не можна. Що не роби з дорослою особиною, вона все рівно загине від голоду, тому що в неї не передбачено однієї необхідної деталі – ротового отвору. Так природа повеліла, вирішивши, що все одно не знадобиться. Звідси законне питання: чи потрібна в даному випадку спеціальна програма самоліквідації? Навряд. Народилася, зробила кладку яєць, а далі – твої проблеми: можеш – живи, а не можеш – умирай; на стабільності виду це ніяк не позначиться. От якби був потрібний догляд за потомством – інша справа. Коротше кажучи, природа, у чомусь досить щедра, на одноденці явно вирішила заощадити.

І що випливає з запропонованих прикладів? А те, що наявні два різні підходи до проблеми виживання: так би мовити, з позиції особини і з позиції виду. Звичайно, з людської точки зору (етичної, а не біологічної), не дати тварині можливості харчуватися, позбавивши її рота, – більш ніж жорстоко. Але коли як ціле розглядати не особину, а вид (що не надто етично, зате біологічно), то все стає на свої місця: особина має відтворити потомство, життєздатне і плідне, – і більше нічого; далі – тільки не заважати.

Виходить, з позиції виду, старіння (і як наслідок – смерть) – тільки для того, щоб не заважати? Та й узагалі, де тут, у наших прикладах, старіння? Адже смерть приходить у молодому, а щодо згаданої вище агави, у найквітучішому віці! А як же принцип рими: розвиток – старіння? Останнього, по суті, немає. Дійсно – немає. У диких популяціях тварин переважна кількість особин завершує життя, як говорять учені, незалежно від віку, тобто через вплив факторів зовнішнього середовища, але аж ніяк не від біологічних причин. Це – голод, хвороби, стихійні лиха, загибель від ворогів-хижаків, нарешті. У такій ситуації до старості не дотягнеш. І більшість не дотягує.

А от варто помістити цих тварин у лабораторні чи домашні умови старіння в наявності. Найбільш наочний приклад – наші лісові птахи: щиглі, чижики, синиці та інші. У клітці вони живуть, як правило, у 3–4 рази довше, ніж на волі (парадокс, з людської точки зору!), і вмирають найчастіше саме від старості. Аналогічним чином старіння виявляється в штучних умовах і в найпримітивніших створінь – круглих черв'яків, комах.

Про яку ж спеціальну програму самоліквідації тоді мова? Чи існує вона? А от від факту старіння нікуди не подінеш. І все-таки: якщо старіння закладене в схему функціонування живих істот (для багатьох видів, як ми переконалися, – у принципі, потенційно), то на якій основі цей процес здійснюється? Якась програма – нехай не самоліквідації – бути повинна, не може не бути! Якщо є програма для розвитку організму, є вона і для старіння; наш принцип працює безвідмовно.

І сьогодні можна стверджувати, що це – генетична програма, але програма загальна, єдина, яка дозволяє природі після вирішення завдання розвитку (прямого завдання) вирішувати завдання протилежне: поступового руйнування організму винятково через споконвічну недосконалість основної конструкції – генома і його похідної, клітини.

І що ж це за недосконалість? Це – недосконалість, чи, точніше, відсутність абсолютної надійності генетично заданого захисту організму від дії всіляких шкідливих факторів – як зовнішніх, так і внутрішніх. У які б тепличні умови організм не помістити, ушкодження виникають з фатальною неминучістю хоча б тому, що процес обміну речовин сам по собі містить елементи агресії проти власного організму. Це – побічні продукти метаболізму: приміром, шлаки, що накопичуються в клітинах; вільні радикали, що містять кисень, – молекули або їхні фрагменти, які несуть не-спарені електрони і тому хімічно агресивні (гіпотеза старіння американського вченого Д. Хармана).

Крім того, небезпечними факторами можуть бути: аномальні білки, що виникають у клітині через помилки зчитування з основних матриць – ДНК чи РНК; дефектні структури клітинних мембран; розриви в ДНК, що накопичуються з віком, а це – ушкодження генетичної програми функціонування клітини; втрата ділянок ДНК через її "недореплікацію", тобто неповноцінне подвоєння (зв'язок даного явища зі старінням – основа гіпотези О. М. Словникова).

Коротше кажучи, можливостей для саморуйнування в організму надзвичайно багато. Справа, однак, не стільки в тому, що і як сильно руйнує, скільки в тому, чи сильний захист організму, а найперше – клітини. Утім, інколи навіть і не клітини в цілому, а її тонких структур – тієї ж ДНК. Ми знаємо, що фізичні й хімічні впливи середовища – сонячне випромінювання, високі температури, деякі сполуки в повітрі та їжі – ушкоджують ділянки ДНК, і тут усе залежить від ефективності генетичних систем її репарації -відновлення, загоєння виниклих ранок.

Так от, наскільки могутній захист, а зрештою – надійність організму? Могутній, однак, незважаючи навіть на багаторазову резервованість страхувальних систем, могутній не на сто відсотків. Так, дефекти усуваються, але не всі. З часом їх стає все більше – поступово падає рівень надійності, "правильності" функціонування клітин, далі – тканин, далі – органів і, як наслідок, – організму в цілому. Так організм переходить у стан неспецифічної уразливості, образно назване нашими співвітчизниками Л. О. і Н. С. Гавриловими станом "нежилець". Це і є старіння.

Навіщо було природі створювати дві окремі програми для розвитку і старіння, коли цілком можна обійтися однією? Однією ввівши в неї, щоб запустити процес старіння, лише таку особливість, як недостатня надійність. Дуже ощадливий і доцільний підхід. До речі, такий принцип – принцип споконвічної спільності програми – взагалі досить популярний у природі, він виявився еволюційно виграшним.

Ось два наочні приклади. Перший – принцип диференціювання клітин. Відомо, що після запліднення генетична програма в клітині – загальна, єдина, а зсув розвитку у бік подальшого утворення, скажімо, нервової клітини, чи м'язової, чи епітеліальної обумовлено блокуванням відповідних частин цієї загальної, єдиної програми, записаної в геномі. Інший приклад – детермінація статі. У ряду двостатевих, у тому числі в людини, стать споконвічно жіноча. Якщо в геномі виявиться спеціальний блокуючий регулятор (гени Y-хромосоми), розвиток плоду зміщується в чоловічу сторону; якщо ж такого блоку немає, розвиток піде за споконвічним планом – жіночим.

Той же принцип покладений і в основу розвитку-старіння: споконвічно програма одна. Коротше, для створення різноманітності – різних типів функціонування, різних типів клітин або різних статей – часом набагато простіше модифікувати загальне, ніж щораз заново ліпити окремі форми.

Отже: спеціальної програми старіння немає – є програма розвитку і функціонування, що в силу своєї не абсолютної надійності, визначає можливість поступового нагромадження з віком різних дефектів, що і призводить до зношування, старіння організму. Щоб наступила старість, цього, безсумнівно, цілком достатньо.