Розділ 11. ГЕРОНТОЛОГІЯ ТА ЕВОЛЮЦІЙНА БІОЛОГІЯ

11.1. Безсмертя – пройдений етап

Почнемо з феноменів. Різні клітинні популяції нашого організму мають різну інтенсивність проліферації, тобто різну швидкість росту і відновлення. Якщо в якійсь тканині всі клітини проліферують дуже швидко, то в процентному відношенні ушкоджених клітин тут буде не так уже й багато. Тим більше, що клітини з дефектами, напевно, "усе роблять гірше" і в силу конкуренції і добору відмирають.

Звідси випливає, що тканини, у яких швидкість проліферації перевищує швидкість нагромадження дефектів, повинні старіти повільніше (гіпотеза російського геронтолога А. Н. Хохлова).

Справді, це так: наприклад, у клітинах кишкового епітелію, які швидко замінюються, ушкодження ДНК з віком не накопичуються, а от у нейронах, клітинах печінки, м'язів, де поділів немає чи вони бувають рідко, таке нагромадження відбувається. Тому кишковий епітелій дійсно старіє набагато повільніше, ніж та ж печінка, і старіє, імовірно, з тієї причини, що відновлення клітинних елементів трохи сповільнюється з віком.

Однак з основної ідеї – ідеї співвідношення швидкостей проліферації і нагромадження ушкоджень – прямо виводиться, що при деякому надсприятливому для нас співвідношенні цих швидкостей клітинна популяція взагалі не буде старіти, залишаючись вічно молодою і... безсмертною.

Фантастика? Ні. Такі феномени відомі, це – злоякісні пухлини. Найяскравіший приклад: "безсмертна" лінія клітин людини, котру культивують багато років у лабораторіях всього світу, первинно взята з ракової пухлини шийки матки давно померлої жінки. Існують і інші пухлини, які також довго живуть в штучних умовах, і клітини таких пухлин не старіють. Кошмарне, але безсмертя!

Пухлина, рак – це патологія. А в нормі, у живій, квітучій природі подібне є? Поза всяким сумнівом. Хоча і з певним застереженням. Зі шкільного курсу зоології усім відома прісноводна гідра – величиною близько двох сантиметрів хижий поліп, що живе у водоймах. Очевидно, вперше на гідру як безсмертний організм вказав французький біолог П. Бріан наприкінці 60-х pp. XX ст. З тих пір ця тварина міцно ввійшла в геронтологічну літературу і, ставши своєрідним загальним місцем, перебуває там у гордій самотності: іншого подібного прикладу не знайдено. Дійсно, в оптимальних умовах гідра живе необмежено довго, ніяк не змінюючись, не старіючи. Інакше кажучи, вона – безсмертна. У чому ж справа? У верхній частині тіла гідри, трохи нижче щупалець, знаходиться зона, де особливо багато клітин, що постійно діляться. Звідси нові клітини "сповзають" до кінців тіла, де диференціюються (у покривні, нервові тощо), однак через якийсь час їх витісняють нові молоді клітини, що приходять із зони інтенсивної проліферації.

І так – безупинно, без кінця. Але за однієї неодмінної умови: сприятливого зовнішнього середовища. Варто трапитися незначному природному катаклізму – зміні температури чи складу води – і поділ клітин сповільнюється, гідра старіє і гине. Тому гідра безсмертна лише потенційно. А точніше, сама по собі – як біологічний об'єкт – вона абсолютно безсмертна, однак при взаємодії із зовнішнім середовищем (а без цього життя неможливе) абсолютне безсмертя стає відносним. І пов'язано це з тим, що, на відміну від ссавців, у тому числі людини, залежність гідри від умов середовища надзвичайно велика, оскільки вкрай слабка регуляція її організму, вузька норма реакції.

От знову принцип рими: поза середовищем – досконалість, безсмертя; плюс середовище – підвладність будь-якій напасті, старіння, смерть. І виходить, що ми, яким не дано безсмертя ні абсолютного, ні відносного, не гірші гідри, а набагато кращі. Єдине, у чому вона нас дійсно перевершує, так це в дивовижній стійкості до механічних ушкоджень: здатність гідри до регенерації унікальна – тут їй взагалі немає рівних у природі, що, між іншим, і послужило приводом для міфологічного імені, яке вона носить.

Як бачите, ще на світанку еволюції природа чесно намагалася створити безсмертний організм, але нічого путнього в неї не вийшло – вийшла "нежить".

Тоді був випробуваний підхід прямо протилежний – створити щось, нехай не безсмертне в принципі, зате більш надійне в суті, а саме: організм з обмеженого числа жорстко спеціалізованих і незамінних клітин. Вийшли комахи. І треба визнати, цей підхід у певному, біологічному сенсі виявився вдалим: комахи і сьогодні –найбільш численна і процвітаюча група тварин, якщо мати на увазі їхню видову різноманітність і повсюдне поширення. Однак не тільки про безсмертя – про відносне довгожительство тут немає й мови! Причина? У жорстко спеціалізованих клітин, з яких складаються комахи, термін служби вкрай обмежений, а резерву для їхньої заміни природа в даному випадку не передбачила. Тобто в порівнянні з гідрою надійність підвищилася, але все-таки явно недостатньо – якщо, звичайно, мати на увазі задум створення організму, що не тільки самовідтворюється, але й довго живе, – загалом, нехай відносної, але досконалості.

Коротше кажучи, потрібний був третій шлях. Звичайно, природа, з одного боку, використала свій минулий позитивний досвід (принцип твердої спеціалізації клітин), а з іншого – виправила допущену там же помилку: багаторазово продублювала незамінні клітини, це раз, і створила резерв для тих клітин, які замінити можна, це два. От у цих "раз і два" і полягала велика новація, тому що таким способом була дійсно налагоджена система високої надійності організму. І як наслідок цієї надійності – можливість жити досить довго, хоча ні про яке безсмертя мова, зрозуміло, уже не йшла. Вийшли вищі тварини. У тому числі і люди. Ми, як відомо, не тільки одні з найбільш довгожителів на Землі, але й одні з найстійкіших до всіляких впливів, хоча б до радіації. І якщо міряти не абсолютною, а відносною шкалою (конкретно шкалою саме еволюційною), то, визнаємо, організм людини налагоджений прекрасно.

Тепер ясно, у чому наша перевага. Звичайно, в істотно досконалішій регуляції і можливості підтримувати сталість внутрішнього середовища організму у відповідь на впливи зовнішніх факторів. Коротше, у більш досконалому гомеостазі, а саме він, як зазначив Клод Бернар, є умовою свободи. Ось такою свободою (у біологічному розумінні, звичайно) ми й володіємо – у досить широких межах і досить довгий час, у середньому років 60–70.

Саме це – найцінніше еволюційне надбання. Щодо екологічної незалежності воно дало нам значно більше, ніж Декларація прав людини – у розумінні політичному. Тому смертна людина навіть у не дуже комфортних реаліях кам'яного віку жила в десятки разів довше "безсмертної" гідри.

І все-таки тривалість нашого життя, точніше, стабільність життєдіяльності, щось обмежує. Якщо скористатися термінологією, прийнятою в математиці, принципово можливі два рівні обмежень – зверху і знизу. Отож, добір обмежує саме знизу – задає мінімум, тобто таку тривалість життя, яка достатня для відтворення потомства. А що обмежує зверху? Про перше з обмежень мова вже йшла: це не доведений до абсолюту захист клітин від шкідливих факторів внутрішніх і зовнішніх.

Друге обмеження, а по суті, може й перше, пов'язано, як не парадоксально, ще з одним згаданим вище колосальним еволюційним надбанням вищих організмів – диференціацією і твердою спеціалізацією клітин. Чим складніший організм, тим спеціалізація більш виражена – цим досягається ефективність функціонування в цілому. Поділ праці клітин абсолютний, і навіть своїм зовнішнім виглядом функціонально різні зрілі клітини зовсім не схожі одна на одну; нейрон ніколи не сплутаєш з гепатоцитом (тобто печінковою клітиною), а останню – з м'язовою. Такому поділу, граничній спеціалізації клітинних функцій, складний організм і зобов'язаний своєю досконалістю.

Однак (і тут – увага!) подібна досконалість досягається у тому числі за рахунок максимального обмеження життєдіяльності спеціалізованої клітини. Це можна порівняти з обмеженням функцій робітника на конвеєрі, а на конвеєрі взагалі не обов'язково "бути живим": можна поставити автомат. Точно так само й у багатоклітинному організмі: спеціалізовані клітини – не живі в повному сенсі цього слова. Часто вони нездатні підтримувати власний обмін речовин, зовсім нездатні до поділу. Завдання в них одне: "бездумно", не піклуючись про себе, подібно автоматові на конвеєрі, виконувати обмежену функцію.

А якщо збій, поломка, дефект? На цей рахунок, як ми вже знаємо, передбачено два механізми: перший – багаторазова дубльованість, резервованість зрілих клітин, другий – відпрацьовані клітини замінюються молодими, щойно диференційованими. І тут багато залежить від того, наскільки ефективні ці механізми страхування. За тією ж аналогією: можна придумати дуже тонкі й високоточні автомати і тим істотно підвищити клас виготовленого продукту (еволюційно нового організму), однак це зобов'язує створювати для їхнього обслуговування спеціальну аварійну систему, тому що, як відомо, де тонко, там і рветься.

Ось тут природа й залишила собі резерв, щоб мати можливість обмежувати зверху: наша аварійна служба надійна достатньо, але не абсолютно. Тому, якщо знову згадати гідру чи комах, ми й живемо довше, і значно краще пристосовані до існування в постійно і часом різко мінливому світі, однак запас міцності наших організмів обмежений у часі – з плином років він поступово зменшується, і ми старіємо.

Ми почали розділ про безсмертя з гідри і ракових пухлин. Так от, виявляється, виникнення ракової пухлини – це деяке повернення частини організму (клітинного пула) до етапу, що давно минув в еволюції. Шлях по сходах, що ведуть униз. Спеціалізовані клітини ніби згадують, що колись вони були одноклітинними організмами. Вони перестають адекватно реагувати на сигнали, що надходять з центру, (чому і як – окрема тема) і тим самим здобувають здатність до необмеженого росту, проліферації, постійно омолоджуючись. У результаті – ракова пухлина, клітини якої дійсно можуть жити вічно, якщо їх виділити з організму й увесь час пересівати. В організмі ж вічність їм заборонена: ракова пухлина разом з хазяїном убиває себе. Просто за все треба платити: "безсмертна" гідра вкрай нестійка у зовнішньому середовищі й гине, а "безсмертна" ракова пухлина приречена на те, що в кращому випадку її будуть підтримувати лише штучно – пересівати. Тому безсмертя в даних випадках тільки ніби моделюється.