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

• Они чтят священные ежедневные ритуалы, которые помогают им жить относительно спокойной жизнью.

• Они потребляют умеренное количество калорий в день.

• Они придерживаются растительной, но не обязательно вегетарианской диеты, которая состоит в основном из цельных злаков, корнеплодов, орехов, зелени и бобовых.

• Они не употребляют алкоголь либо делают это в очень умеренных дозах.

• Они ведут одухотворенную и религиозную жизнь.

• Они ведут активную и полноценную семейную жизнь.

• Они родились в кругу близких друзей либо окружены близкими друзьями. Эти люди входят в активные, постоянные социальные сообщества, поддерживающие друг друга[242].

Люди в синих зонах не обязательно становились долгожителями чаще других. Однако в среднем они жили дольше и отличались лучшим здоровьем. Так что образ жизни людей из синих зон может помочь нам прожить дольше наших соседей, но не дольше Жанны Кальман (которая употребляла больше шоколада, чем корнеплодов и орехов!). Но взломать генетический код смертности можно не только изучая, как и почему одни люди и сообщества живут дольше других. Еще один способ – найти подсказки в животном мире, изучив родственные виды животных с ярко выраженной разницей в продолжительности жизни.

Например, обычная мышь может прожить до трех лет в дикой природе и четырех в неволе. Но удивительный голый землекоп – близкий родственник мыши – способен дожить до 31 года. Менее опытные рассказчики описывают голого землекопа как пенис с двумя острыми зубами. Но я как образец толерантности позволю вам самим решить, на кого он похож.

Эти подземные, высоко социальные и практически лысые млекопитающие, обитающие на территории Эфиопии, Кении и Сомали, живут гораздо дольше, чем другие сородичи того же размера. Как правило, более крупные виды живут дольше мелких. Однако меньшие версии одного и того же вида проживают дольше, чем их более крупные собратья[243]. По сравнению с другими грызунами голые землекопы обладают хорошим здоровьем на протяжении всей жизни, быстрее устраняют любые генетические повреждения, а также, скорее всего, практически не чувствуют боли и неподвержены раку. Именно поэтому ученые все чаще используют секвенирование генома, анализы больших данных и другие передовые технологии, чтобы разгадать секрет успеха голых землекопов.

Например, Calico, компания Google, занимающаяся методиками продления жизни и базирующаяся в Сан-Франциско, содержит одну из крупнейших мировых колоний голых землекопов, живущих в неволе. Так она пытается выделить биомаркеры старения и раскрыть секреты долголетия этих животных[244]. Другие исследователи уже выдвигают гипотезы о том, что же помогает голым землекопам проживать свои долгие и здоровые жизни, и пытаются в итоге увеличить продолжительность жизни и уровень здоровья человека и сделать его невосприимчивым к раку.

В одном из исследований выдвинули гипотезу, что генетика заставляет клетки голого землекопа вырабатывать высокий уровень белка под названием HSP25, который служит своего рода клеточным валидатором, своевременно устраняющим дефектные белки[245]. Еще в одном исследовании ученые выявили, что у голого землекопа есть четыре части рибосомной РНК (рРНК) – крошечных структур, которые переводят ДНК-код в набор клеточных инструкций по производству белка, – тогда как у других многоклеточных форм жизни, включая нас, таких рРНК всего три. По не до конца понятным для ученых причинам четырехфрагментные РНК-структуры голого землекопа приводят к значительно меньшему количеству ошибок при трансляции, чем трехфрагментные аналоги других млекопитающих[246].

Исследователь Вера Горбунова предлагает крепкому здоровью и долголетию голых землекопов свое логическое объяснение: подземный образ жизни защищает этих грызунов от хищников. В отличие от голых землекопов, вероятность мышей быть убитыми или съеденными хищниками высока, поэтому такие животные закладывают почти всю эволюционную энергию в быстрое размножение. А голые землекопы, защищенные от хищников своей средой обитания, могут тратить свою энергию на долголетие[247]. Горбунова и ее муж – ученый Андрей Селуянов – работают над возможностью переноса уникальных генетических структур голых землекопов в организм мышей, чтобы изучить их новую продолжительность жизни.

Другими примерами родственных животных с разной продолжительностью жизни являются морской моллюск венерка (или Mercenaria на научном языке) и ее близкий родственник из Исландии – венус, или Arctica islandica. Венерка может дожить до 40 лет, в то время как ее исландский кузен способен прожить более 500. На самом деле никто не знает, сколько венус может прожить. Исландские ученые, которые в 2006 году нашли 507-летнего моллюска, случайно убили его при попытке открыть раковину после подъема со дна океана. Тем не менее возраст моллюска посчитали по количеству годичных колец на створке раковины. Упс.

В масштабном исследовании с помощью серии тестов венусов сравнили с их короткоживущими родственниками, венерками. В результате обнаружилось, что основным фактором долголетия для исландских венусов стала феноменальная устойчивость к окислительному стрессу – повреждению клеток под воздействием электронно-нестабильных молекул свободных радикалов[248]. Это открытие побудило исследователей заняться изучением окислительного стресса как потенциального системного элемента, участвующего в процессе старения других животных, включая нас.

Мой излюбленный пример того, как мало мы знаем о старении и возможностях организма животных, – бессмертная медуза, или Turritopsis dohrnii.

Бессмертные медузы просто не могут не удивлять. Как и все медузы, Turritopsis dohrnii начинает свое существование с оплодотворенной яйцеклетки. Из нее развивается личинка, которая затем опускается на дно океана. Там она разрастается в колонию полипов, образующих множество генетически идентичных медуз. Но в отличие от других медуз, при неблагоприятных внешних факторах или нехватке пищи Turritopsis dohrnii превращается из взрослой особи обратно в полип. Это как если бы взрослый человек снова становился эмбрионом.

Сравнение биологии Turritopsis dohrnii с биологией других подвидов небессмертных медуз помогло ученым понять, как следующее поколение исследований, изучающих индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, может раскрыть секреты клеточной регенерации и омоложения, а также найти ключи к продлению человеческой жизни[249].

Эволюционные ветви медуз и людей разделились около 600 миллионов лет назад. Это большой срок. Но если мы найдем, что помогает голым землекопам жить долго и не болеть раком, венусам – замедлять обмен веществ и защищать свои клетки от окисления, а бессмертным медузам – постоянно восстанавливаться, то сможем понять, как протекает старение, и научимся им управлять[250].

Большинство моих бездетных друзей, как и я сам, после общения с маленькими детьми других людей уходят с выражением крайней обескураженности. Наш внутренний голос говорит нам: удивительные дети просто фонтанируют нескончаемой энергией. Их можно выдержать час-два, но если с детьми провести больше времени, это по-настоящему изматывает. (Зачастую этим и объясняется наша бездетность.) Тем не менее биологические основы всей этой энергии с точки зрения старения крайне важны.

Все животные живут за счет энергии, но наша способность обрабатывать имеющиеся у нас энергетические ресурсы не безгранична. В каждый момент клеткам нужно решать, куда перенаправить энергию. И тут возможны два варианта: рост или восстановление. В молодости нам требуется много энергии для взросления. Вот почему молодые люди, например, отличаются быстрым метаболизмом, кажутся гиперактивными и сжигают много калорий. Но за сжигание такого количества энергии приходится платить высокую цену. Оно изнашивает наши клетки. Это как постоянно вести машину на большой скорости.

Однако у клеток есть и другой вариант: направлять разумное количество энергии на восстановление, как это происходит у венусов. Точно так же мы поступаем при стрессовых ситуациях или при ограничении калорий. Можно привести и другой пример: когда компьютер переключается в режим экранной заставки для экономии энергии… или когда ваша бабушка едет со скоростью 30 км/ч и аккуратно паркуется в своем гараже.

Клетки экономят энергию, регулируя поглощение глюкозы – жизненно необходимого нам сахара. В норме клетки активно расщепляют глюкозу для собственного роста. Но при ее недостатке наши клетки переходят в режим восстановления. Животные модели показали: если круглые черви, плодовые мушки и мыши переходили из режима роста в режим восстановления, они не только лучше переносили любые лишения, но и жили дольше, сохраняя здоровье. Затем биолог Синтия Кеньон (в то время сотрудник Калифорнийского университета в Сан-Франциско, а ныне сотрудничающая с Google Calico) воспользовалась новыми инструментами для включения и выключения генетических переключателей, обнаруженных в ходе экспериментов. Тогда ученые заменили, что несколько изменений в генах Daf-2 и Daf-16 переводили клетки из режима роста в режим восстановления и удваивали продолжительность жизни круглых червей C. elegans[251]. Так зародилась мысль, что процесс старения можно регулировать своего рода ручкой управления.

И хотя сама идея, что внутри нас живет какой-то Волшебник из страны Оз, который крутит ручку управления и решает, сколько мы будем жить, многим кажется дикой, в действительности она вполне логична. Где-то внутри нас заложена способность поворачивать время вспять на клеточном уровне (как у бессмертных медуз). Эта способность демонстрируется каждый раз, когда мы сбрасываем генетические часы, зачиная ребенка.

Но даже если мы разберемся в основных механизмах старения и поймем, как перепрограммировать биологию, чтобы увеличить продолжительность нашей жизни, возможно, все равно останется вопрос, как именно это сделать.

Читая книгу о науке, мало кто из нас хочет, чтобы ему лишний раз напомнили, что нужно встать с дивана и что-то сделать. Но естественные науки о долголетии ясно показывают, что разумный и осмысленный образ жизни – это первый шаг к взлому наших эпигенетических сигналов.[252]

Многочисленные исследования показали, что такие типы изменений в поведении способны даже удлинять теломеры – концевые участки ДНК наших хромосом. Теломеры защищают целостность генетических данных внутри хромосомы – как пластиковые наконечники на концах шнурков. Каждый раз при делении клеток теломеры укорачиваются, становясь все менее пригодными для защиты генетических данных от вредных мутаций. И хотя не до конца ясно, являются ли укороченные теломеры причиной или следствием старения, их ассоциируют с более быстрым старением и повышенным риском возрастных патологий[253].

Но даже если мы не живем так, как люди в синих зонах, следует помнить: если говорить о здоровье и долголетии, наша биология и образ жизни не такие уж разные вещи. Наоборот, они являются взаимосвязанными точками в спектре наших жизней. Образ жизни позволяет раскрыть потенциал нашей биологии. А биология помогает понять, в какой степени выборы этого типа могут нам помочь. И ничто человеческое нам не чуждо, поэтому большинство из нас ищет новые способы обмануть систему.

Мы знаем, что в наши тела встроен генетический механизм выживания, который защищал наших предков от голода и стресса и который потенциально можно использовать в наших интересах. Поскольку подавляющее большинство предварительных исследований генетики увеличения продолжительности жизни и здоровья направлена на то, чтобы понять, как человеческий организм реагирует на голод и ограничение калорий, возникает логичный вопрос: почему бы просто не перейти на диету с ограничением калорий? Да, возможно, это действенный способ. Но он подходит не всем. Несмотря на убедительные результаты в исследованиях на животных, еще не до конца доказано, что ограничение калорий действительно продлевает здоровую жизнь человека. Возможно, это обусловлено тем, что проверка данной гипотезы на людях весьма затруднительна.

Тем не менее за последние несколько десятилетий в США и по всему миру появились специальные сообщества по ограничению калорий, объединяющие людей, которые стремятся значительно сократить калорийность питания в надежде продлить свою жизнь. Однако большинству людей перспектива пожизненного сокращения калорий до 1500 кал/день для мужчин и 1800 кал/день для женщин (сравните с рекомендациями Министерства сельского хозяйства США – 2000 кал для взрослых женщин, ведущих активный образ жизни, и 2500 кал для таких же активных взрослых мужчин) сулит мало радости и может оказаться не столь полезной для здоровья, как сбалансированная диета.[254]

[242] Dan Buettner. The Blue Zones: Lessons for Living Longer from the People Who’ve Lived the Longest // National Geographic Books, 2009: vii. (Д. Бюттнер. «Голубые зоны. 9 правил долголетия от людей, которые живут дольше всех»/)

[243] R. Speakman. Body Size, Energy Metabolism and Life Span // Journal of Experimental Biology 208 (2005): 1717–1730, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15855403.

[244] Antonio Regalado. Google’s Long, Strange, Life Span Trip // MIT Technology Review, дата публикации: 15 декабря 2016 года, https://www.technologyreview.com/s/603087/Googles-long-strange-life-span-trip/.

[245] Karl A. Rodriguez et al. Determinants of Rodent Longevity in the Chaperone-protein Degradation Network // Cell Stress and Chaperones 21, No. 3 (2016): 453–66. doi:10.1007/s12192-016-0672-x.

[246] Jorge Azpurua et al. Naked Mole-Rat Has Increased Translational Fidelity Compared with the Mouse, as well as a Unique 28S Ribosomal RNA Cleavage // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 110 (2013): 17350–17355, http://www.pnas.org/content/110/43/17350.

[247] Joseph Stromberg. Why Do Naked Mole Rats Live So Long? // Smithsonian.com, дата публикации: 30 сентября 2013 года, https://www.smithsonianmag.com/science-nature/why-do-naked-mole-rats-live-so-long-230258/.

[248] Ungvari et al. Extreme Longevity Is Associated with Increased Resistance to Oxidative Stress in Arctica islandica, the Longest-Living Non-Colonial Animal // The Journals of Gerontology Series A: Biological Sciences and Medical Sciences 66A (2011): 741–750, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3143345/.

[249] Piraino et al. Reversing the Life Cycle: Medusae Transforming into Polyps and Cell Transdifferentiation in Turritopsis nutricula (Cnidaria, Hydrozoa) // The Biological Bulletin 190 (1996): 302–312, https://www.jstor.org/stable/1543022?seq=1#page_scan_tab_contents.

[250] Отличный обзор того, как ученые изучают простые организмы-долгожителей, см. в Ronald S. Petralia, Mark P. Mattson, Pamela J. Yao. Aging and Longevity in the Simplest Animals and the Quest for Immortality // Ageing Research Reviews 16 (2014): 66–82, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4133289/.

[251] Мутация одного гена под названием Daf-2 позволяла круглым червям жить вдвое дольше, чем жили их соотечественники без мутации. Мутация в гене Daf-16 имела противоположный эффект. Тем не менее, важно отметить, что мутации, увеличивающие продолжительность жизни, имели значительные побочные эффекты, включая снижение фертильности, меньшие размеры, а иногда – и повышенный риск смерти в утробе. Cynthia J. Kenyon. The Genetics of Ageing // Nature 464 (2010): 504–512, https://www.nature.com/articles/nature08980; Masaharu Uno, Eisuke Nishida. Life Span-Regulating Genes in C. elegans // Aging and Mechanisms of Disease 2 (2016); Caenorhabditis Elegans, AnAge, база данных по старению и продолжительности жизни животных, http://genomics.senescence.info/species/entry.php?species=Caenorhabditis_Elegans; David Michaelson et al. Insulin Signaling Promotes Germline Proliferation in C. elegans // Development, дата публикации: 15 февраля 2010 года, дата обращения: 12 мая 2018 года, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2827619/.

[252] Это не сборник мотивационных советов. Но если вы хотите жить дольше и сохранять здоровье, рекомендую придерживаться как можно большего количества пунктов из характеристики синих зон Дэна Бюттнера: выполнять упражнения или хотя бы двигаться каждый день; найти собственный духовный центр и определиться с жизненной целью; снизить уровень стресса, перейти на не слишком калорийную и в основном растительную диету; тратить больше времени на социальную жизнь и отношения в семье; отказаться от избыточного употребления алкоголя. А еще, чтобы не впасть в немилость и не попасть в неприятности, я просто обязан упомянуть, что мой брат Джордан написан потрясающую книгу о пользе упражнений для общего укрепления здоровья – The Exercise Cure: A Doctor’s All-Natural, No-Pill Prescription for Better Health and Longer Life (Rodale, 2013).

[253] Elizabeth H. Blackburn, Elissa Epel. The Telomere Effect: A Revolutionary Approach to Living Younger, Healthier, Longer // London: Orion Spring, 2018. (Элизабет Блэкберн, Элисса Эпель. «Эффект теломер: революционный подход к более молодой, здоровой и долгой жизни».) Также см. мою беседу с Элизабет Блэкберн – нобелевским лауреатом и создателем теломерной теории (а также гарвардским генетиком Джорджем Черчем) на конференции Google Zeitgeist 2017 – Zeitgeistminds, Unlocking the Code of Life, YouTube дата публикации: 24 октября 2017 года, дата обращения: 25 мая 2018 года, https://www.youtube.com/watch?v=srX79RA-HPQ&feature=youtu.be.

[254] Даже я как человек, пристрастившийся к утренней чашке кофе и суфле из соленой карамели, будучи в добром здравии, не рискну перейти на столь жесткий режим.