Биохакинг на доступном

Однако, биология и наука не были бы таковыми, если бы ученые не продолжали делать новые открытия и периодически опровергать или дополнять прежние факты и теории. Так, например, в последнее время растет количество данных о том, что сенесцентные клетки могут оказывать благотворное влияние, особенно в процессах заживления ран и регенерации тканей. В частности, исследования на саламандрах показало, что стареющие клетки играют ключевую роль в восстановлении утраченных конечностей этих животных. Увеличение количества стареющих клеток в ране стимулировало регенерацию, приводя к быстрому восстановлению тканей[15 - https://www.mpi-cbg.de/news-outreach/news-media/article/benefits-of-zombie-cells-senescent-cells-aid-regeneration-in-salamanders].

Теория перекрестных сшивок

Теория перекрестных сшивок объясняет процесс старения с точки зрения химических изменений, происходящих в теле. Согласно этой теории, когда глюкоза связывается с белком в присутствии кислорода, происходят молекулярные изменения, которые ведут к образованию вредных перекрестных химических связей между белками и структурными молекулами. Это приводит к утрате функциональности молекул на базовом уровне и, со временем, накопление сшитых молекул повреждает клетки и ткани, увеличивая их жесткость и замедляя процессы в организме.

В результате таких реакций ткани нашего организма теряют свою эластичность. Это можно наблюдать на примере кожи, которая со временем становится морщинистой в результате отвердения коллагена. Сшивки также влияют на повышение жесткости стенок кровеносных сосудов, замедленное заживление ран и снижение подвижности суставов.

В целом, у клеток есть механизмы для разрушения подобных сшивок. Однако это требует от организма очень больших энергозатрат. К счастью, сегодня уже разрабатывают специальные препараты, которые «распускают» внутренние сшивки и превращают их в питательные вещества для клетки.

Что не так с классическими теориями старения и износа организма?

Итак, мы посмотрели на несколько классических теорий старения, связанных с поломками, мутациями ДНК, износом организма, и в целом, все они звучат достаточно логично и убедительно. Эти теории предполагают, что процесс старения возникает в результате накопления ошибок и повреждений в организме, вызванных внешними и внутренними факторами, что неизбежно ведет к смерти.

Однако, один примечательный факт ставит под сомнение все эти классические теории старения, связанные с износом организма. И этот факт заключается в наличии на Земле некоторых живых организмов, которые, по сути, бессмертны (или более научным термином обладают «пренебрежительным старением») и обладают удивительной продолжительностью жизни. Если эти существа и погибают, то, как правило, не от поломок и износа, а из-за других причин – например, они могут быть съедены или не могут найти пищу из-за изменений в окружающей среде, стать слишком большими или погибнуть по другим причинам.

Поэтому давайте посмотрим на этих долгожителей-рекордсменов, перед тем как перейти к другой большой группе теорий старения.

Бессмертные виды

Эту главу стоило бы, пожалуй, начать со слов:

«Добро пожаловать в мир бессмертия!»

Потому что здесь мы познакомимся с организмами, которые бросают вызов всему, что мы знаем о жизни и смерти. Одни в свои 35 лет выглядят так же как и в 2 года от роду, другие – умеют заново отращивать себе оторванные конечности, третьи – умеют бесконечное количество раз возвращаться к своему детскому состоянию, чтобы заново пройти путь взросления.

Итак, давайте знакомиться.

1. Самый известный долгожитель – это, пожалуй, голый землекоп. Эти маленькие грызуны обитают в сухих саваннах и полупустынях Кении, Эфиопии и Сомали и живут подземными колониями, которые насчитывают около 80 особей и имеют сложную социальную структуру. Если у людей после 40 лет риски смерти увеличиваются в геометрической прогрессии и удваиваются каждые 8 лет, то у землекопов нет корреляции смерти с возрастом. Голые землекопы живут более 30 лет[16 - Причем голые землекопы, может быть, живут и более 30 лет, просто масштабные исследования учеными этих грызунов начались относительно недавно.], не болеют раком или другими известными болезнями, и умирают в основном в драках с другими сородичами, нежели от старения. Для сравнения, мыши и крысы, имеющие такие же размеры, живут 2 – максимум 3 года. Эти маленькие грызуны просто разносят в пух и прах все классические теории старения, потому что у них никакого изнашивания организма не происходит: особь 30 лет голого землекопа может выглядеть примерно так же, как и особь, которой 1–2 года[17 - Более подробно про голых землекопов:https://www.techinsider.ru/science/235670-golyy-zemlekop-zhivotnoe-kotoroe-ne-stareet/].

2. Turritopsis nutricula – медуза, прозванная бессмертной, способна возвращаться в стадию полипа из половозрелой стадии. Как только она чувствует, что состояние океана становится угрожающей ее жизни (загрязнение, критическое изменение температуры, голодание), медуза опускается и прикрепляется ко дну океана, превращаясь (за счет изменения функций ее клеток) обратно в полип, которым она была на начальной стадии своего созревания. Через какое-то время, когда условия окружающей среды становятся более благоприятными, этот полип отпочковывается от дна, опять превращается в молодую медузу, и начинает заново расти, питаясь планктонами. Этот цикл может продолжаться бесконечно благодаря наличию у этой медузы уникальных генов. Важно отметить, что, хотя медуза и может избегать естественного старения, она не является полностью бессмертной в том смысле, что ей все еще грозят хищники, болезни и другие опасности окружающей среды. Несмотря на это, бессмертная медуза остается удивительным доказательством возможности обратного старения в природе.

3. Гидра также считается бессмертным животным. Если рассечь гидру надвое, то обе части через какое-то время превратятся в две новые полноценные особи. Это происходит благодаря высокой регенерационной способности гидр и огромному запасу у них плюрипотентных стволовых клеток, которые способны бесконечно делиться и образовывать другие типы тканей и клеток (превращаться в мышечные, нервные и другие типы клеток). Это делает гидру одним из самых удивительных примеров регенеративных способностей в природе.

На самом деле такие плюрипотентные стволовые клетки присутствуют и у людей, но только на начальном этапе эмбрионального развития, когда мы быстро развиваемся и растем, потом их запас быстро снижается (они дифференцируются в другие типы клеток и тканей), в то время как у гидр они, видимо, остаются на всю жизнь. Хотя ученые уже научились возвращать взрослые стволовые клетки в плюрипотентные стволовые клетки с помощью специальных факторов Яманака (об этом более подробно в главе «Будущее рядом»).

4. Возраст морского двустворчатого моллюска Arctica islandica, обитающего в водах Атлантического и Северного Ледовитого океанов, может достигать 500 лет. Размер этого моллюска не превышает кулака взрослого человека, и исследователи полагают, что секрет его долгой жизни – в его способности защищать от разрушения протеины, из которых состоит его тело. Возраст моллюсков исследователи устанавливают по линиям на панцире, которые подобны годовым кольцам на стволах деревьев. По этим кольцам на панцире моллюска учёные также планируют понять о климате, составе воды и её температуре на протяжении всей жизни этого живого существа.

5. Алеутский морской окунь – еще один представитель долгоживущих организмов. Некоторые особи доживают до 70-100 лет, однако известны и более старые окуни. Так, например, в истории рыболовства зафиксирован случай поимки 205-летнего алеутского морского окуня. Ученые долгое время исследовали этих окуней и даже обнаружили гены, которые и отвечают за его долголетие, в частности, за поддержание структуры ДНК, регулирование клеточного деления и гибели и иммунной системы[18 - https://nplus1.ru/news/2021/11/17/rockfish-longevityhttps://www.science.org/doi/10.1126/science.abg5332].

6. Сосна остистая – еще один вид, который считается бессмертным, так как с возрастом у этого дерева не наблюдается какого-либо функционального угасания или старения. Научно подтвержденный возраст одной из таких сосен составлял 5062 года, хотя возможно существуют сосны и древнее. До этой сосны, наиболее старейшим признавались деревья Прометей возрастом 4862 года, срубленное в 1964 году, и старейшая живая сосна Мафусаил возрастом более 4850 лет[19 - https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D1%84%D1%83%D1%81%D0%B0%D0%B8%D0%BB_(%D0%B4%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B2%D0%BE)].

Вот еще несколько видов животных, которые не слышали о том, что принято стареть:

– гренландский кит (рекорд – более 200 лет),

– гренландская полярная акула (272 года),

– галапагосские и гигантские черепахи (150–300 лет),

– морской еж Strongylocentrotus franciscanus (до 200 лет),

– европейский протей (100 лет),

– некоторые виды попугаев (90 лет)

На самом деле существует целая база данных по старению и продолжительности жизни животных и других многоклеточных организмов (AnAge Database of Animal Ageing and Longevity):

https://genomics.senescence.info/species/index.html

Связь размера тела и продолжительности жизни

Причем, здесь хотелось бы обратить внимание на 2 факта.

1. Периодически можно встретить такое мнение, что продолжительность жизни сильно коррелирует с размерами тела организма. Однако, это не так. Слоны, например, вес которых несколько тонн, живут 40–70 лет, в то время как упомянутые нами моллюски или саламандры весом 100 грамм живут более 100 лет.

2. Более того, по мере роста организма, размер долгоживущего животного может даже сыграть с ними в злую шутку и привести к смерти. Например, по мере увеличения возраста и массы некоторых акул или морских окуней, их скорость передвижения и маневренности снижается, им тяжелее догнать добычу и они попросту умирают от голода, а не от старости и возраста или каких-либо болезней.

3. Второй факт заключается в том, что даже внутри одного и того же вида могут быть подвиды, продолжительность которых сильно отличается друг от друга. Например, если взять разные подвиды морских ежей, то их продолжительность отличается на порядки:

Морские ежи:

– Lytechinus variegatus – 4 года

– Echinometra lucunter – 40 лет

– Strongylocentrotus franciscanus – 100–200 лет

Другой уже упомянутый нами пример – голые землекопы, которые могут доживать до 30 лет и более без видимых признаков старения организма, в то время как их ближайшие родственники – мыши, крысы и грызуны такого же размера – живут в среднем только 2–3 года.

Эти модели очень интересно исследовать – почему такие близкие родственники так сильно отличаются по продолжительности жизни? Какие механизмы внутри клеток позволяют существовать так долго?

Более подробно о связи между размером тела, скорости обмена веществ и продолжительности жизни, в моем посте: https://vc.ru/s/1830105-biohaking-na-dostupnom/899832-razmer-imeet-znachenie-paradoksnye-vyvody-o-razmere-skorosti-obmena-veshchestv-i-prodolzhitelnosti-zhizni

* * *

Ну как? Изменилось у вас отношение к старению после знакомства с этими видами, которые «плевать хотели» на смерть от старости и заболеваний?) Если некоторые виды живых организмов могут доказанно жить сотнями лет (причем у многих из них не обнаруживалось признаков износа организма, или существенных повреждений тканей, органов, клеток, окислительных повреждений), то получается можно считать, что никаких запретов на воспроизводство и существование клеток и организма в целом на протяжении долгих периодов не существует.

Именно в результате исследования этих «бессмертных видов» ученые стали подвергать сомнению упомянутые нами классические теории старения, обусловленные поломками и износом организма в результате возраста. Если есть организмы, которые могут жить и несколько сотен лет без поломок и признаков старения, то может быть ключевой фактор в продолжительности жизни или старении в чем-то другом?

Поэтому давайте теперь вернемся к другой большой группе теорий старения.

Теории запрограммированного старения

Данная группа теорий рассматривает старение как стратегию обновления поколений, которая помогает видам эволюционировать и адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды. В соответствии с этой концепцией, наша первостепенная задача – достичь репродуктивного возраста, затем найти партнера для передачи своих генов следующему поколению.

Как только мы успешно выполнили эту роль, наша ценность для природы снижается. Возможно, мы остаемся полезными некоторое время после рождения детей, прежде всего для того, чтобы помочь им вырасти, стать независимыми для самостоятельной жизни. Но после того, как наш репродуктивный период завершается, мы становимся менее важными для природы.

Это объясняет, почему наш организм работает идеально до возраста примерно 25–35 лет. В этот период у нас отлично функционируют регенеративные процессы, мы быстро восстанавливаемся после большинства заболеваний. Однако после 30 лет эти способности начинают постепенно угасать. И если бы не достижения современной медицины, наша ожидаемая продолжительность жизни так и оставалась бы в районе 35–45 лет[20 - https://ourworldindata.org/life-expectancy].