Взломать Дарвина: генная инженерия и будущее человечества: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

С 1980-х годов исследователи активно работают над тем, чтобы определить эталон биологического старения. Не так давно Американская федерация исследований старения (AFAR) поставила перед собой цель найти биомаркер старения, который мог бы точно предсказывать скорость и измерять общий процесс старения, а не влияния болезней на него. Кроме того, такой биомаркер должен быть пригодным для многократного тестирования без вреда для человека, а также действовать и на лабораторных животных, и на людей[226]. Но сказать всегда проще, чем сделать. Биомаркеры старения – это длинный список пересекающихся между собой генетических, метаболических и других факторов, которые крайне трудно измерить. И даже если суметь их измерить, связать их с процессами старения будет еще труднее.

Однако в последнее время исследователи начинают делать успехи. Исследования показали, что предварительными биомаркерами старения являются эпигенетические маркеры, измеряемые в крови[227], длина генетических «колпачков» (или кэпов) на концах хромосом под названием теломеры[228], скорость шага[229], визуальные измерения лица[230] и многие другие факторы. Если собрать их воедино, то они помогут нам разгадать тайну биологического старения в будущем. С помощью искусственного интеллекта калифорнийский стартап BioAge Labs изучает секвенированные ДНК и метаболический анализ клеток крови, чтобы обнаружить сложные биомаркеры старения в крови. Необычайно ценным ресурсом оказывается кровь, которая десятилетиями хранится в европейских банках крови. Она помогает сопоставить биомаркеры с записями о рождении и смерти доноров.

Способность измерять биологический возраст позволит нам оценить необходимые для управления старостью процедуры. Тем не менее мы все еще не можем ответить на вопрос, как долго каждый из нас сможет прожить и что нам сделать, чтобы жить дольше и здоровее.

Но есть и хорошая новость, намекающая, что мы могли бы преодолеть сегодняшний порог смертности. Вот она: в определенных пределах эволюции все равно, сколько мы проживем.

Если бы детей наших предков часто поедали хищники, со временем потомство стало бы рождаться с экзоскелетами – как у омаров. Если бы хищники поедали слишком много родителей, которые не смогли бы тогда позаботиться о своем потомстве, то в ходе эволюции наши дети стали бы такими же самодостаточными, как детеныши комодского варана, разбегающиеся сразу после вылупления, чтобы их не съели матери, или как мадагаскарские хамелеоны лаборда – каждый год они вылупляются в гордом одиночестве, поскольку все взрослые особи погибают сразу после того, как самки отложат яйца.

С другой стороны, если бабушек и дедушек, которых в древние времена и так было немного, поедали хищники, это было горем для семьи и группы, но в целом не оказывало значительного влияния на эволюцию всего вида. Старшие члены семьи всегда были – и остаются – важнейшими хранителями традиций и полезного жизненного опыта. В небольшом количестве старшее поколение требуется для присмотра за детьми, пока матери занимаются поиском пропитания. Но по сути эволюции все равно, проживет ли большинство из них 40, 50 или 80 лет. Навыки для эволюции человека родителей и детей действительно важны; навыки бабушек и дедушек – не настолько[231].

Если рассматривать случаи изменения человеческих качеств, подкрепленные сотнями миллионов лет эволюции (отличный пример – дыхание), то мы пойдем не в том направлении. Но чисто теоретически попытка изменить в человеке какое-то качество, проигнорированное эволюцией, должна направить нас в нужное русло.

Эволюция не обязательно отбирает нас по долголетию; ей важна наша способность переживать тяжелые времена. Много раз на протяжении миллиардов лет всей эволюции предки человека находились на грани голодной смерти. Генетический анализ показал, что около 1,2 миллиона лет назад популяция особей, существовавших до человека, сократилась до 26 000 человек. Затем, примерно 150 000 лет назад, численность наших предков упала до 600 человек, балансирующих на грани выживания в южной части Африки. А когда 70 000 лет назад пепел из Суматранского вулкана закрыл солнце на шесть лет, общее число людей сократилось до нескольких тысяч душ.

С каждой новой волной катаклизмов выживали только те, кто мог дольше обходиться без питания. Все остальные угасали. Эти экстремальные «выживальщики» смогли передать нам свою генетическую предрасположенность к выживанию в тяжелые периоды. На память нам, как и другим видам, сталкивающимся с подобными проблемами, осталось врожденное усердие, которое оказывается как нельзя кстати в нашей гонке за долголетием.

Множество исследований неоднократно и на протяжении десятилетий доказывали, что ограничение калорий, или CR, продлевало жизнь дрожжей, мух, червей, мышей, крыс и других организмов. Изучить, продлевает ли CR жизнь более долгоживущих млекопитающих (таких, как мы, например), гораздо труднее, поскольку длительность нашей жизни делает процесс исследования необычайно долгим. Кроме того, свойственное нам непостоянство сводит на нет все попытки заставить субъектов исследования отказаться от потребления пирожных.

Тем не менее с 1980-х годов ученые начали проводить исследования по изменению калорийности питания у макак-резусов, ДНК которых, как известно, на 93 % совпадает с нашей. В результате обезьяны, сидевшие на диете, прожили в среднем на три года дольше своих собратьев, потреблявших больше калорий, и оказались более здоровыми. Минимум четыре обезьяны из одного такого исследования побили все рекорды по долгожительству среди макак в неволе[232]. Впечатляющий результат.

Исследование Comprehensive Assessment of Long-Term Effects of Reducing Intake of Energy, или CALERIE, профинансированное Национальным институтом здравоохранения США, убедило 34 человек сократить общее потребление калорий на 15 % на два года. Эти люди согласились сдавать еженедельные анализы крови, костей, мочи, измерять температуру тела и др., а также проводить по 24 часа в герметичных метаболических камерах для измерения соотношения кислорода и углекислого газа в дыхании. Проанализировав эти данные, исследователи пришли к выводу, что снижение потребления калорий на 15 % привело к замедлению метаболизма на 10 %. В ходе исследования не стало ясно, проживут ли эти ныне здравствующие субъекты дольше. Однако ученые решили, что замедление метаболизма ведет к «замедлению скорости жизни», то есть к меньшему износу клеток и возможности прожить более долгую и здоровую жизнь – своего рода человеческий эквивалент макакам-резусам[233].

Еще одно место, где можно поискать ключ к долголетию, – это самый старый Homo sapiens среди нас. Если не считать Гильгамеша и Мафусаила, самой старой из известных нам людей была замечательная француженка по имени Жанна Кальман. Жанна родилась в 1875 году во французском городе Арль. В 12 лет познакомилась с Ван Гогом и в 1896 году вышла замуж за своего кузена. Ее муж умер в 1942 году, когда Жанне было 67. Но жизнь женщины на этом не остановилась.

Когда ей было 90 лет, молодой юрист по имени Франсуа Раффре убедил Жанну заключить договор пожизненного содержания. Согласно этому договору, Жанна могла проживать в своей квартире, а Раффре выплачивал ей по 2500 франков в месяц (примерно 500 долларов). Затем, после ее смерти, квартира переходила Раффре. Если бы он только знал…

Жанна съедала по 2 фунта шоколада в день, каталась на велосипеде по городу до 100 лет, вела очень активный образ жизни до 110 лет и начала «замедляться» только к 115 годам после падения. К тому моменту она стала местной звездой, чья слава с годами только росла.

Раффре же был юридически обязан присылать ей ежемесячные чеки, и сумма этих платежей в несколько раз превысила стоимость квартиры. После смерти Раффре в возрасте 77 лет ежемесячные выплаты легли на плечи его семьи. Семья выплачивала Жанне деньги целый год, пока долгожительница не умерла в 1997 году, прожив на два года дольше заявленного Яхве верхнего предела из Быт. 6:3 (но опять же, в Библии не говорилось о шоколаде).

О долгожительстве Жанны писались книги. Известная своей невозмутимостью, Жанна объясняла долголетие низким уровнем стресса и положительным настроем, но генетика тоже сыграла свою роль. «За всю свою жизнь у меня появилась только одна морщина, – сказала однажды Жанна, – и я на ней сижу».

Яркая история жизни Жанны Кальман наглядно показывает нам верхнюю границу возможностей, доступных для сегодняшней биологии и медицины. Для большей систематизации мы можем попытаться изучить большую группу сверхдолгожителей (как Жанна) и понять, что позволяет им жить так долго. Именно этим и занимается Нир Барзилай.

Будучи директором Института исследований старения при Медицинском колледже имени Альберта Эйнштейна и одним из величайших мировых экспертов-геронтологов, Нир уже многие годы набирает и изучает постоянно растущую группу долгожителей евреев-ашкеназов в Нью-Йоркской агломерации. Есть множество слов, которыми можно было бы описать Нира: жизнерадостный, ангелоподобный, заряжающий позитивом, – но ни одно из них не может полностью передать его сущность. И хотя некоторые описывают его как миниатюрного двойника Остина Пауэрса, в области геронтологии Нир является настоящим гигантом.[234]

На своем пути он встретил множество поистине замечательных людей. Например, Ирвинга Кана – увлеченного исследователя, который проработал инвестиционным банкиром вплоть до своей смерти в 109 лет. Братья и сестры Ирвинга стали самыми долгоживущими сиблингами в истории человечества. Они дожили до 109, 103 и 101 года. Ирма Дэниэл – еще одна долгожительница и знакомая Нира – была бойкой и остроумной женщиной, выжившей в нацистской Европе. До 106-летнего возраста она заседала в суде в Хобокене, штат Нью-Джерси. Команда Нира собирает по каждому из этих людей полную информацию о жизни и состоянии здоровья, секвенируют их геномы и проводит множество тестов с целью отыскать «особый ингредиент», позволяющий прожить так долго. Сейчас эти исследования еще продолжаются. Однако уже понятно, что правильные привычки помогают людям прожить чуть дольше. Но если ваша цель – прожить более 100 лет, то лучший способ сделать это – хорошая наследственность.

Эти сверхдолгожители не просто живут дольше, но и отличаются сравнительно лучшим здоровьем. Как правило, большинство таких людей сохраняет свои навыки и способности до конца и умирает после скоротечной и непродолжительной болезни[235]. Исследование, проведенное Институтом Скриппса по секвенированию геномов более чем 1400 «здоровых пенсионеров» старше 80 лет, также показало, что генетические варианты у этих людей поддерживали когнитивное здоровье своих обладателей и защищали их от серьезных хронических заболеваний[236].

Несмотря на бытующее мнение, будто люди, дожившие до 100, живут на аппаратах искусственной вентиляции легких, стоимость медицинского обслуживания для среднестатистического человека, умирающего после 100 лет, составляет всего 30 % от обслуживания среднестатистического человека, умершего в возрасте 70 лет.

Нир и другие исследователи обнаружили интересный факт. Вопреки статистически более высокой предрасположенности к ряду заболеваний (болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, сердечно-сосудистые заболевания) в силу возраста, многие долгожители ими не болели[237]. Команда Нира сосредоточилась на гене ADIPOQ, который есть у большинства из нас, но отсутствует у многих рекордсменов-долгожителей, и это как будто бы защищает их от воспалений артерий. Другие исследователи обнаружили десятки генов, которые в том или ином проявлении защищают от нарушений мозговой деятельности[238] и повышенного уровня холестерина[239], что обеспечивает дополнительную защиту от болезни Альцгеймера[240] и в целом способствует увеличению продолжительности жизни[241]. Ученые продолжают находить все больше генов, связанных с долгожительством.

Как говорится, если вы хотите дожить до 90, хорошо питайтесь, отдыхайте, высыпайтесь и занимайтесь физическими упражнениями. Если вы хотите прожить больше 100 лет, тщательно отнеситесь к выбору родителей. Но, похоже, наука имеет все шансы опровергнуть эту аксиому.

Открытие все большего количества генов, позволяющих прожить дольше и здоровее, даст нам возможность вводить эти гены в организм человека посредством генотерапии или, что вероятнее, поможет разобраться, что именно делают эти гены, чтобы в дальнейшем найти способы их имитировать.

Все мы знаем, что, вне зависимости от генетической предрасположенности, здоровый образ жизни помогает прожить дольше. И хотя выбор образа жизни кажется чем-то субъективным и далеким от генетики, на самом деле это не так. Наш образ жизни влияет на эпигенетические инструкции, которые регулируют работу генов. Получается, разобравшись, какой образ жизни способствует оптимальному проявлению генов, мы сможем понять не только то, что нужно сделать, чтобы прожить дольше, но и, как минимум для хитрецов среди нас, как можно обмануть гены и всю нашу биологию, чтобы она поверила, что мы якобы сделали правильный выбор.

Дэн Бьюттнер из National Geographic решил взломать код того, какие типы накопленного опыта и образа жизни позволяют получить наибольшую пользу. Для этого он изучил записи о средней продолжительности жизни по всему миру, стараясь найти самые долгоживущие группы населения в мире. Обнаруженные группы долгожителей Бьюттнер разделил на синие зоны по географическим областям: Икария (Греция), Лома-Линда (Калифорния, США), Никоя (Коста-Рика), Окинава (Япония) и Сардиния (Италия) – и попытался найти в них общие черты.

В заглавной статье National Geographic и в книге «Голубые зоны: девять правил долголетия от людей, которые живут дольше всего» (2008) Бьюттнер обобщил характеристики людей, живущих в синих зонах:

В их жизни присутствуют умеренные, но регулярные физические нагрузки, которые побуждают их двигаться каждые 20 минут – не обязательно в спортзал; многие передвигаются по городам или деревням, занимаясь своими делами.

• Они могут четко сформулировать цель своей жизни или смысл своего существования – японцы называют это ikigai.

[226] Xian Xia et al. Molecular and Phenotypic Biomarkers of Aging // F1000 Research 6 (2017), https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5473407/.

[227] Carola Weidner. Aging of Blood Can Be Tracked by DNA Methylation Changes at Just Three CpG Sites // Genome Biology 15 (2014), https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4053864/pdf/gb-2014-15-2-r24.pdf. Интересно, что ген р53 также играет важную роль в борьбе с раком у слонов. См. Carl Zimmer. The ‘Zombie Gene’ That May Protect Elephants from Cancer // New York Times, дата публикации: 14 августа 2018 года, https://www.nytimes.com/2018/08/14/science/the-zombie-gene-that-may-protect-elephants-from-cancer.html.

[228] Masayuki Kimura et al. Telomere Length and Mortality: A Study of Leukocytes in Elderly Danish Twins // American Journal of Epidemiology 167 (2008): 799–806, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3631778/.

[229] F. Huber et al. Walking Speed as an Aging Biomarker in Baboons (Papio Hamadryas) // Journal of Medical Primatology, Национальная медицинская библиотека США (декабрь 2015 года), https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4802968/.

[230] Weiyang Chen et al. Three-Dimensional Human Facial Morphologies as Robust Aging Markers // Cell Research 25, № 5 (дата публикации: май 2015 года). PP: 574–587, дата обращения: 28 апреля 2018 года, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4423077/.

[231] Группа антропологов-ревизионистов недавно подтвердила, что бабушки играют более значимую эволюционную роль, чем это считалось ранее. Matthew H. Chan, Kristen Hawkes, Peter S. Kim. Modelling the Evolution of Traits in a Two-Sex Population, with an Application to Grandmothering // Bulletin of Mathematical Biology 79, № 9 (2017): 2132–148, doi:10.1007/s11538-017-0323-0.

[232] Julie A. Mattison et al. Caloric Restriction Improves Health and Survival of Rhesus Monkeys // Nature Communications 8 (2017), https://www.nature.com/articles/ncomms14063. Хотя сначала одно из исследований показало, что ограничение калорий помогало в продлении жизни и здоровья обезьян, а другое – не подтверждало эти выводы, более поздний анализ данных доказал, что оба исследования давали одинаковые результаты.

[233] Leanne M. Redman et al. Metabolic Slowing and Reduced Oxidative Damage with Sustained Caloric Restriction Support the Rate of Living and Oxidative Damage Theories of Aging // Cell Metabolism 27 (2018): 1–11.

[234] Под долгожителями понимаются люди, дожившие минимум до 100 лет.

[235] Эти хронические заболевания являются причиной более 90 % всех смертей в США. Khadija Ismail et al. Compression of Morbidity Is Observed Across Cohorts with Exceptional Longevity // Journal of the American Geriatrics Society 64 (2016): 1583–1591, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27377170.

[236] Wellderly Study Suggests Link Between Genes That Protect against Cognitive Decline and Overall Healthy Aging // The Scripps Research Institute, дата публикации: 21 апреля 2016 года, https://www.scripps.edu/news-and-events/press-room/2016/20160421wellderly.html; Galina A. Erikson et al. Whole-Genome Sequencing of a Healthy Aging Cohort // Cell 165 (2016): 1002–1011, http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(16)30278-1.

[237] Freudenberg-Hua et al. Disease Variants in Genomes of 44 Centenarians // Molecular Genetics and Genomic Medicine 2 (2014): 438–450, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25333069.

[238] Clyde B. Schechter et al. Cholesteryl Ester Transfer Protein (CETP) Genotype and Reduced CETP Levels Associated with Decreased Prevalence of Hypertension // Mayo Clinic Proceedings 85 (2010): 522–526, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20511482.

[239] Nir Barzilai, Ilan Gabriely. Genetic Studies Reveal the Role of the Endocrine and Metabolic Systems in Aging // The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism 95 (2010): 4493–4500, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3050096/.

[240] Galina A. Erikson et al. Whole-Genome Sequencing of a Healthy Aging Cohort // Cell 165 (2016): 1002–1011, http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(16)30278-1.

[241] Luke C. Pilling et al. Human Longevity: 25 Genetic Loci Associated in 389 166 UK Biobank Participants // Aging 9 (2017): 2504–2520, http://www.aging-us.com/article/101334/text#fulltext.