Старение как побочный эффект эволюции
- -
- 100%
- +
Смертность человека есть лишь неведение, результат несовершеннолетия, несамостоятельности жизни, находящейся в зависимости от незрячей природы, извне и внутри нас действующей и нами пока неуправляемой.
Николай Федорович Федоров (1829-1903) – великий русский философ.
Несмотря на длительную историю изучения старения, до настоящего времени остаются не полностью осознанными сущность и главная причина старения как всеобщего явления в природе. Геронтология в этом отношении переживает кризис, связанный с тем, что старые принципы создания концептуальных моделей старения, сводившиеся по существу к абсолютизации отдельных наблюдаемых явлений и частных механизмов старения, потерпели крах. Большинство так называемых теорий старения, которых на настоящее время насчитывают более двухсот, оказались несостоятельными и во многом представляют только исторический интерес.
Одни ученые считают, что в основе старения лежит накопление свободных радикалов – очень активных соединений кислорода, которых с возрастом становится все больше. Однако другие ученые так не считают, утверждая при этом, что только в России рождается уже до 80% больных детей, а умирает больше, чем рождается. Выходит, свободные радикалы не являются причиной старения. Согласно мнению В.И. Донцова и В.Н. Крутько старение представляет собой неспецифическое повышение уязвимости организма ко всем воздействиям с возрастом. Значит что-то заложено в самом организме уже с момента его зачатия.
Согласно утверждению академика Н.М. Эммануэля старение наступает по причине одновременного «включения» четырех механизмов: генетического, экологического, эндокринного и теломеразного (недорепликация ДНК). При этом, только тогда, когда человечество решит проблемы с первыми тремя механизмами старения, люди встанут лицом к лицу с проблемой недорепликации ДНК. Согласно мнению А. Оловникова старение – это первичный процесс, тогда как укорочение теломер – вторичный сопутствующий старению процесс и сегодня с помощью теломеразы «отменить» сразу старение невозможно, пока не будет установлена его первопричина.
Шесть лет назад в Российском трансгуманистическом движении взялись за систематизацию научных знаний по старению. Для работы были привлечены геронтологи и специалисты по отдельным аспектам старения. По мнению учёных, целый букет старческих патологий – это уже результат старения. А вот как процесс начинается и как разворачивается в среднем возрасте – это по-настоящему интересно («Русский репортёр» № 43, 2014). Руководитель проекта по созданию схемы старения футуролог Даниил Медведев убеждён: «Не поняв старение, остановить его невозможно. Если же его понять и описать, остановка старения превращается в чисто инженерную задачу. Любая из цепочек причинно-следственных связей может быть перерезана подходящим лекарством, генетическим вмешательством или изменением образа жизни».
Поэтому целью нашей работы было выяснить, какой фактор стал «пусковым рычагом» старения? При этом мы исходили из того, что старение – это болезнь, а любая болезнь – это результат отсутствия у организма возможности противостоять изменениям условий внешней среды. Учёные уверены, что на 20% здоровье человека зависит от наследственности и на 80% – от условий жизни и чистоты внешней среды (Ковтун Н.Г., 2015). Поэтому учёные считают, что продолжительность жизни каждого вида сложных организмов, в том числе и человека во многом зависит от факторов внешней среды, в которой протекала его эволюция, от энергетических затрат, необходимых для поддержания организма в его рабочем состоянии (Кирквуд Т., 2010).
Следовательно, «пусковым рычагом» старения стало воздействие на организм фактора внешней среды. Поэтому мы решили выяснить какие это факторы?
Анализ литературных данных привёл нас к выводу о том, что действие свободных радикалов, вирусов, генетический «сбой» и недорепликация ДНК – это лишь последствия, обусловленные влиянием на организм экологического фактора – резкого снижения в земной атмосфере кислорода. Именно изменения внешней среды: повышение температуры и сухости воздуха, снижение содержания в нём кислорода стали причиной ослабления организма человека. Снижение кислорода в атмосферном воздухе в результате повышения его температуры в периоды термальных максимумов (ТМ), происходивших на планете Земля, вынуждали наземные организмы адаптироваться к изменявшемуся климату. В «погоне» за кислородом млекопитающие были вынуждены интенсифицировать процесс дыхания, что привело к изменению не только их внешних параметров, но и к серьёзным анатомическим изменениям – метаморфозу. Произошли серьёзные изменения в дыхательной и центральной нервной системах: развилась дыхательная мышца – диафрагма, обеспечивающая более частые захваты кислорода. Усиленная работа диафрагмы способствовала ускоренному току крови в кровеносных сосудах и ускоренному обмену веществ. Температура тела при этом повысилась до 37оС. Так в результате вынужденной адаптации у млекопитающих возникла теплокровность. При этом произошли изменение в строении эритроцитов: во взрослом состоянии они лишены у наземных млекопитающих клеточных ядер. А также в митохондриях возникли нарушения, следствием которых стало повышение уровня высокоактивных кислородсодержащих веществ.
Мы полагаем, что в результате метаморфоза и развития диафрагмы был нарушен гомеостаз организма, ослабел антиоксидантный статус, не стал осуществляться активный метаболизм, процесс окисления не стал проходить до конца, что и явилось причиной возникновения активных форм кислорода – свободных радикалов.
Сегодня у учёных, в частности зав. лабораторией генетики продолжительности жизни и старения в МФТИ Алексея Москалёва создаётся впечатление, что старение – это набор совершенно разных процессов, протекающих на различных уровнях организации живой материи: молекулярном, клеточном, на уровне клеточных взаимодействий, уровне функциональных систем, таких как дыхательная или кровеносная.
Пытаясь доказать негативную роль развития теплокровности в ходе эволюции или, как мы считаем инволюции, мы решили сравнить составляющие систему дыхания компоненты холоднокровных организмов, славящихся феноменальной продолжительностью жизни, с таковой теплокровных млекопитающих. Как оказалось, не только эритроциты, но и другие форменные элементы крови (ФЭК) теплокровных, в частности лейкоциты, то есть компоненты иммунитета, имеют иное строение, чем у холоднокровных. Эти отличительные особенности в ФЭК, по-нашему мнению, и объясняют причину незначительной продолжительности жизни теплокровных животных, в том числе и человека.
И в этом мнении мы не одиноки. Профессор Университета Болоньи Клаудио Франчески, обнаружил, что лимфоциты долгожителей в отличие от лимфоцитов других людей, в отсутствие питательных веществ начинают поедать другие клетки, становясь «каннибалами», чтобы выжить. Похожий феномен можно наблюдать при раке: так ведут себя раковые клетки (Константинов А., 2014).
Недавно обнаружилось, что компоненты иммунной системы – Т-клетки (Т-лимфоциты), макрофаги и дендритные клетки человека служат резервуаром для вирусных частиц. Кроме этих компонентов иммунитета укрытием для вирусных частиц служат и анатомические компартменты, такие как центральная нервная система (ЦНС) – головной мозг. Попадая в головной мозг с помощью компонентов иммунной системы (лимфоцитов), вирусы повреждают оболочку нейронов, в результате чего нарушается нормальное поведение импульсов в центральной нервной системе, что, в свою очередь, приводит к развитию как рассеянного склероза, так и ряда других заболеваний (Самотаева Э.И др., 2012).
По нашему мнению компоненты иммунитета, в частности лимфоциты, служащие убежищем для вирусных частиц, преодолевшие гематоэнцефалический барьер и проникшие в головной мозг и являются основной причиной старения. Не случайно учёные утверждают, что воспалительные процессы играют огромную роль в старении.
Глубокое и всестороннее ознакомление с имеющимся в печатных изданиях материалом и осмысление его привело нас к убеждению, что старение организма – не изначально данное Природой явление, а заболевание, навязанное нам в ходе эволюции климатическими изменениями. Глобальное потепление и похолодание среды обитания сопровождалось снижением влажности воздуха и содержания в нём кислорода и водорода. Снижение вне и внутри организма отрицательных ионов кислорода стало причиной проникновения в организм микробов – вирусов и бактерий, для которых кислород является «бичом». Преодолев кислородный рубеж, микробы смогли проникнуть через гематоэнцефалический барьер в центральную нервную систему млекопитающих, в головной мозг, подстроив организм под себя и изменив его гомеостаз, тем самым в качестве коэволюционных «симбионтов» способствуя адаптации организма к изменившимся внешним условиям. А снижение содержания отрицательных ионов водорода в земной атмосфере ослабило антиоксидантный статус организма и привело к образованию свободных форм кислорода – свободных радикалов, разрушающих клеточные структуры и связи между ними, что и могло повлиять на митохондрии, от активности которых зависит выработка энергии в организме, а, следовательно, величина активного долголетия.
Однако и сегодня есть некоторые организмы, которых в силу их универсальности, то есть способности обитать в двух средах (в воде и на суше или под землёй и на её поверхноси), перемены климата не затронули (черепаха, крокодил, голый землекоп) в такой степени как наземных млекопитающих. Этих животных-долгожителей сегодня изучают учёные во многих лабораториях мира и даже пытаются вводить вырабатываемые ими вещества – «факторы долголетия» или «факторы омоложения» в организм человека, и через это добиваются неплохих результатов. Так называемая синтетическая биология, по мнению учёных, в недалёком будущем сможет преодолеть многие природные ограничения длительности жизни. А в некоторых странах мира, в частности в Японии, занимаются и созданием искусственной крови путём манипуляций с белком крови – гемоглобином. К сожалению, материал, касающийся данной тематики, засекречен, поскольку представляет интерес для военных ведомств.
Однако есть и иной путь продления молодости. Феноменальные случаи омоложения людей заставляют ученых задуматься о том, что старение совершенно противоестественно для человеческого организма, внутри которого изначально заложена целая система и программа защиты от надвигающейся смерти. Поэтому учёные ставят и задачу вывести «дремлющие» в организме резервы из состояния покоя и заставить их активно функционировать. Однако ученым еще не до конца ясна причина внезапного «пробуждения» генов «молодости». Предстоит выяснить, почему жизненно важные гены обычно «спят».
Следовательно, с целью достижения активного долголетия вовсе не обязательноно изменять оперативным путём геном и кровь человека, а нужно лишь «оздоровить» среду его обитания – добиться обогащения её кислородом и водородом путём увеличения лесных массивов, создания очистных сооружений и безотходных производств, а также перевода транспорта на безвредное для организма топливо (электричество, биотопливо). В результате проведённых мероприятий в атмосферном воздухе значительно снизится содержание вредных веществ и микробов. Наша кровь вновь приобретёт необходимые для активного долголетия параметры, нарушеные в ходе эволюции из-за климатических катаклизмов и наш организм сам собой придёт в состояние гормонольного, кислотно-щелочного и электрозарядового равновесия, что нормализует его гомеостаз (постоянство внутренней среды организма). А это, в свою очередь, явится залогом долгой и здоровой жизни, возможно, такой как у библейских долгожителей. И человечеству не придётся изобретать всё новые и новые дорогостоящие лекарства от многих неизлечимых заболеваний, в том числе и онкологических, потому что этих болезней просто не будет. Человек будет жить как когда-то в период «Золотого века», когда люди не ведали ни войн, ни болезней, ни старости, и жили тысячи лет.
Сегодня, когда общая теория старения ещё не завершена, так как геронтология находится на этапе накопления знаний, данная работа, опирающаяся на фактический материал, по мнению автора, отвечает на основной вопрос: что явилось причиной старения в ходе эволюции человека и что нужно сделать для победы над этим заболеванием. Поэтому данная монография актуальна и будет полезна для широкой читательской аудитории.
Человек, занимающийся наукой, не вправе скрывать объективные факты, лукавя перед своей совестью и в угоду общественному мнению. Если мы пока не в состоянии объяснить некоторые вещи, то это совсем не значит, что их не существует.
Джек Сарфатти – крупный американский физик-теоретик.
Часть первая. О роли неорганических факторов среды в старении
1.1. Старение не стоит рассматривать с точки зрения физиологической нормы, сформированной естественным отбором, – это не более чем побочный эффект
Старение – сложный процесс, затрагивающий все уровни организации живого существа, от молекул до органов и тканей и включающий множество разных повреждений, которые с возрастом накапливаются с разной скоростью в клетках разного типа. Поэтому вопреки мнению большинства экспертов, утверждающих, что старение – биологически запрограммированный процесс, неминуемо ведущий к смерти, появляется все больше свидетельств того, что старение не предопределено на генетическом уровне (Кирквуд Т., 2010).
По мнению бывшего научного сотрудника Сибирского отделения Академии медицинских наук М. Зайцева поиск генов старения бесперспективен. Клетки человека обновляются в среднем один раз за 100 дней. Или почти 300 раз за 80 лет! Получается, что человек умирает от старости, имея молодые клетки!
Учёные из Стэнфорда и ряда других университетов под руководством Стюарта Кима попытались найти гены долгожительства, проанализировав геномы семнадцати супердолгожителей – шестнадцати женщин и одного мужчины старше 110 лет. Большинство из них сохранили здоровье и работоспособность. К удивлению исследователей, никаких редких или необычных генов у исследованных супердолгожителей не оказалось. Ранее исследователи показали, что и в образе жизни супердолгожителей нет достоверных отличий от обычных людей (Кim Stuart K. et al., 2014).
Об этом же говорит и случай с феноменальным омоложением японки Сэй Сенагон (Федотов Г., 2012). Достигнув 75 лет от роду, эта женщина вдруг, по не установленной еще наукой причине вновь начать омолаживаться. При этом она почувствовала необъяснимые изменения в своем организме. Сначала у нее исчезла седина, и волосы приобрели былой блеск и черный цвет. Затем стали кровоточить десны и стали резаться зубы, так что она не могла носить зубной протез. А дальше последовали и вовсе фантастические события. У Сэй стала разглаживаться кожа на теле и лице, мышцы приобрели былую эластичность, канули в небюытие приступы остеохондроза и прочие старческие болячки, и уже через пару лет Сэй перестали узнавать подруги на улице, поскольку она помолодела лет на двадцать. Еще через некоторое время у нее возобновился менструальный цикл, она разошлась со своим супругом и вышла замуж за 40-летнего банковского служащего, который утверждает, что Сэй выглядит не старше тридцати. Сегодня Сэй серьезно опасается, что если процесс ее омоложения сохранит нынешние темпы, то лет через 15 она превратится в 10-12-летнюю девочку! «Феноменальную» Сэй тщательно обследовали в Институте геронтологии. Ученые рассматривали две версии: передозировка гормональных препаратов и – генетический сбой. Так вот обнаружить заветный «ген молодости» у Сэй Сенагон пока не удалось.
Учёные делают вывод о том, что дело не в наличии определённых генов, а в их активности – то есть в тех далеко не до конца понятых процессах регуляции работы генов, которые называют эпигенетикой (см. раздел 1.2).
Генетики, говоря о разнице в скорости старения, объясняют её тем, что в какой-то момент влияние внешних факторов (по их мнению избыточных калорий) нарушает регуляцию работы генов, а точнее – биологических систем считывания и передачи генетической информации. Поэтому способом борьбы со старостью, по их мнению, является не только соблюдение диеты, но и коррекция работы этого природного механизма (Первушин А., 2012).
В 1996 году житель Магнитогорска, по профессии врач-генетик, Андрей Завьялов выпустил небольшую брошюру под названием «Игры эволюции». В ней он попытался объяснить увеличение числа детей – уродцев тем, что человечество как биологический вид в последние два столетия вступило в фазу активного трансформирования. И во многом этому способствовало изменение экологической обстановки, биохимического состава пищи воды.
По мнению Николая Марковича Эмануэля, с живыми существами происходят точно такие же процессы, каким подвергаются различные «неодушевленные» вещества: постепенно накапливаются различные повреждения его структуры, то есть изменения его химических и физических свойств.
Сегодня ученые считают, что мельчайшие частицы, из которых состоит клетка, в процессе своей жизни неизбежно «портятся». С годами накапливается все больше молекулярных повреждений. Сначала защитные силы организма с ними справляются, а потом перестают. И вот какая-то очередная «поломка» убивает человека. Поэтому, чтобы «вылечить человека от старости», нужно лечить не орган, а… молекулу. То есть, по мнению ученых первые причины старения имеют молекулярную природу.
Раньше полагали, что клеточный суицид (апоптоз) – свидетельство запрограммированности старения. С возрастом частота актов апоптоза повышается, и этот процесс, несомненно, делает свой вклад в старение. Но сегодня мы знаем, что апоптоз скорее способствует выживанию, поскольку освобождает организм от повреждённых клеток, которые могут превратиться в раковые. Апоптоз чаще случается в «старых» органах, поскольку их клетки больше пострадали от различных вредных воздействий.
Алексей Оловников, автор признанной всеми генетиками «теломеразной гипотезы» (теломеры – частицы ДНК, которые укорачиваются с возрастом, наши внутренние часы), в 2003 году выдвинул новую теорию – редумерную. Согласно ей, генов старения не существует, но есть программа контроля над организмом при помощи особых молекул ДНК, которые Оловников назвал редумерами. По этой гипотезе, на срок жизни влияют внешние факторы – гравитационные лунные ритмы, которые модулируют активность гормонального статуса нейронов (Тельнов Г., 2012).
Идею колоссального влияния факторов внешней среды на организм первым в России выдвинул Сергей Боткин. Многие болезни он лечил, проводя целенаправленную климатотерапию (Лескова Н., 2012).
По мнению президента США Обамы главной угрозой человечеству сейчас является изменение климата. Содержание диоксида углерода превышает его содержание 800 000 лет назад (передано по СЕТЯМ НН в 23 часа 03. 08. 2015 г.).
Впервые идею жизненной изношенности предложил в 1882 году немецкий биолог Август Вейсман. Смысл ее состоит в том, что в процессе жизни клетки организма постепенно изнашиваются и перестают делиться. Именно этому ученому принадлежит идея рассматривать старение как процесс, появившийся в результате эволюции.
По мнению директора НИИ ФХБ им. А. Н. Белозерского академика РАН, доктора биологических наук, профессора В. П. Скулачева («В мире науки», 2008, №11) «Человек должен быть не только разумным, но и раскованным, сбросившим оковы, надетые на него эволюцией. Старение как механизм, ускоряющий эволюцию, нам не просто не нужно, но еще и вредно. Сейчас старение – это атавизм, контрпродуктивная программа, которая была бы выгодна для вида Homo sapiens, если бы он еще эволюционировал, но крайне невыгодна для индивида. Наша задача вывести человека в разряд нестареющих животных, а такие есть».
Аналогичного мнения придерживается и доктор биологических наук, заведующий лабораторией молекулярной радиобиологии и геронтологии Института биологии Коми НЦ УРО РАН А.А. Москалёв (2015): «Часто приходится слышать, что старение не является болезнью, это естественный процесс, задуманный природой. Это не так. Для эволюции было важно, чтобы индивид как можно скорее достиг половой зрелости и произвёл на свет потомство, даже если механизмы, обеспечивающие эти события, имеют неблагоприятные последствия в старости… то, что происходит с индивидом после оставления и воспитания потомства, для эволюции уже не имеет значения. Таким образом, у нашего вида постепенно накапливались варианты генов, имеющих отсроченные негативные последствия для здоровья. Но эти последствия, то есть старение не стоит рассматривать с точки зрения физиологической нормы, сформированной естественным отбором, – это не более чем побочный эффект».
Не секрет, что в процессе эволюции на нашей планете неоднократно происходили климатические катаклизмы. Изменялась температура атмосферы и гидросферы, влажность, содержание кислорода. В результате этих процессов происходили видоизменения растительного и животного мира. Нельзя не предположить, что физиологические и анатомические изменения (метаморфоз) коснулись и наших предков, у которых произошли изменения в системе дыхания, в частности, изменилась кровь – состав, количество и внутреннее строение форменных элементов крови (ФЭК). В результате был нарушен гомеостаз организма и ослабел антиоксидантный статус. Это не могло не отразиться на здоровье и долголетии человека.
Согласно Библии продолжительность жизни людей резко сократилась после Всемирного потопа, то есть после изменения климата.
Так Адам, первый человек на Земле, прожил 930 лет, народив многочисленное потомство. Сын Адама, родившийся, когда Адаму было 130 лет, прожил 912 лет. Ной скончался на 951 году жизни. Иаред почил в бозе в 962 года. А Мафусаил дотянул до 969 лет. Однако после Всемирного потопа сын Ноя – Сима, прожил только 600 лет. Прошло еще немного времени, и, по тем же библейским преданиям, продолжительность жизни стала еще более сокращаться. Ближайшие потомки героев Библии жили уже по 400, потом 200 и в последнее время немногим более 100 лет. Авраам прожил 175 лет, Исаак – 180, Иосиф – 110, а знаменитый Моисей – 120. Ученые пока со всей определенностью не могут сказать, почему происходило сокращение продолжительности жизни. Возможно, из-за вредного воздействия окружающей среды или из-за утраты секретов продления жизни (Борисов Р., 2003).
Поэтому идею колоссального влияния факторов внешней среды на организм человека нельзя не принять во внимание.
1.2. Эпигенетическая информация чётко обособлена от самой ДНК, изменяется в ответ на сигналы из окружающей среды и участвует в регуляции клеточных функций. Человеческое тело способно быстро модифицироваться, если этого потребует окружающая среда
Сегодня мы знаем, что основную роль в детерминировании физиологических особенностей организма играют гены. Одновременно появляется всё больше свидетельств того, что окружающая среда и различные жизненные обстоятельства тоже влияют на активность наших генов и, следовательно, на проявление тех или иных признаков (Нестлер Э., 2012).
Биологическое наследие, получаемое от нас детьми, включает в себя нечто большее, чем просто нуклеотидные последовательности родительских генов. Они получают от нас и так называемую эпигенетическую информацию, влияние которой распространяется не только на первое поколение, но и на внуков и даже правнуков. Подобно ДНК, эпигенетическая информация хранится в хромосомах. В частности, она существует в виде небольших молекул, которые присоединяются к ДНК и хромосомным белкам. Однако эпигенетическая информация чётко обособлена от самой ДНК, изменяется в ответ на сигналы из окружающей среды и участвует в регуляции клеточных функций (Скиннер М., 2015).
Воздействие внешних факторов на животных и растения (например, контакт с некоторыми загрязняющими веществами или стресс различной природы) может повлиять на состояние здоровья потомства без каких-либо изменений в ДНК. Эффект от подобных воздействий может сохраняться на протяжении ряда поколений вследствие специфических процессов, протекающих в репродуктивных клетках (сперматозоидах, яйцеклетках и их клетках-предшественниках). Так называемое эпигенетическое наследие может затягивать и более далёких потомков через изменение расположения специфических маркеров, связанных с ДНК.
В 1990-х гг. исследователи выявили множество эпигенетических маркеров, которые могут легко включать и выключать целые серии последовательно расположенных генов, независимо от информации, заключённой в ДНК. В поле зрения учёных попали также особые РНК, называемые некодирующими. На них ничего не синтезируется, но они могут взаимодействовать с эпигенетическими маркерами, находящимися на ДНК и гистонах. Процесс взаимодействия между геномом и эпигеномом крайне изменчив и до сих пор во многом остаётся загадочным.
Малейшие изменения эпигенетической информации влияют на активацию тех или иных генов в клетках, находящихся в различных частях организма. Вредные химические вещества, недостаточное или несбалансированное питание и другие стрессовые воздействия (изменение климата, патогенные микроорганизмы) могут спровоцировать присоединение или удаление эпигенетических маркеров, что, в свою очередь, повлияет на активность генов, а значит, и на работу тканей и органов. Эпигеном может полностью выключать некоторые участки генома. Например, существует множество генов, кодирующих обонятельную систему, в которых мы не нуждаемся. Поэтому они «выключены» эпигеномом посредством химической модификации ДНК. А значит, наиболее важной ролью эпигенетических маркеров (если не самой целью их существования) может оказаться резкое увеличение изменчивости особей в популяциях различных организмов.