О природе живого: механизмы и смысл - Ичас М.
ISBN 5-03-002805-6
Скачать (прямая ссылка):
Стволовые клетки высших животных до недавнего времени считали физиологически бессмертными, способными к бесконечному делению, особенно если извлечь их из стареющего тела и выращивать в клеточной культуре. Однако позже было выяснено, что такие клетки все же не могут делиться бесконечно. Например, если выделить из человеческого эмбриона фибробласты (будущие клетки соединительной ткани) и культивировать их в пробирке, то они делятся максимум пятьдесят раз. Но мере старения такой культуры все большее число клеток теряет способность к делению, и в конце концов оно прекращается вовсе. Как и можно было ожидать, клетки, взятые от взрослых особей, способны проходить меньшее число циклов деления. Взятые от человека в возрасте до 20 лет, они делятся 30 раз, а от тех, кому за двадцать — около 20 раз. Способность к делению с возрастом уменьшается, хотя строгой зависимости здесь нет.
Фибробласты из эмбрионов животных с меньшей продолжительностью жизни (например, крыс или морских свинок) способны делиться только пятнадцать раз, а взятые от особей старшего возраста — еще меньше.
Эти наблюдения сразу наводят на мысль, что ограниченное число делений стволовых клеток ставит верхний предел продолжительности жизни: понятно, что если в организме не могут больше формироваться в достаточном количестве эритроциты или клетки иных типов, то такой организм становится нежизнеспособным. Эта мысль могла бы быть верной, если бы особи жили достаточно долго, чтобы исчерпать свой лимит клеточных делений. Сегодня, однако, полагают, что фактически продолжительность жизни короче этого времени, так что в определенном смысле прямой связи здесь может не быть.
Невосполнимые потери клеток
Другая возможность объяснить старение и смерть состоит в предположении, что в организме что-то происходит с “незаменимыми” клетками. И животные, и растения построены хотя бы частично из таких клеток (как, например, нейроны), которые не способны к делению и не образуются из клеток иного типа. Постепенно такие клетки по не ясным еще причинам отмирают, а поскольку замены им нет, гибнет в конце концов и весь организм. Если такое представление верно, то можно ожидать, что незаменимых клеток с возрастом будет оставаться все меньше. Действительно, число нейронов в мозгу рабочей пчелы за 50 дней уменьшается приблизительно вдвое. У человека в преклонном возрасте потеря нейронов в некоторых отделах мозга может достигать около 20%. Другим хорошо известным примером у человека служит большое сокращение числа работающих почечных клубочков, которые фильтруют кровь.
Интенсивность жизненных процессов
Сказанное выше дает серьезные основания предполагать, что уже сами клетки (соматические, но не половые) подвержены старению, которое в конечном счете приводит организм к гибели. Независимо от конкретного механизма мы вправе думать, что старение — результат химических и физических процессов. Поскольку скорость химических реакций с уменьшением температуры снижается, можно ожидать, что будет замедляться и старение, а продолжительность жизни увеличится. Нередко это так и бывает. На рис. 16-1 показано, как влияет температура на продолжительность жизни небольшого рачка. При высокой температуре время жизни невелико, но по мере ее понижения увеличивается. Еще один способ удлинить жизнь — это уменьшить потребление пищи, так как в результате снижается интенсивность обмена веществ. Например, если моллюск блюдечко питается хорошо, то он быстро растет, но рано умирает, тогда как другие особи, которые растут медленно, живут гораздо дольше.
Ограничения в пище в определенное время могут существенно увеличить продолжительность жизни мышей и крыс. Крысу надо сразу после отъема от матери и до наступления половой зрелости держать на рационе, замедляющем рост. Продолжительность жизни таких крыс по сравнению с нормой может удвоиться. Такая диета продлевает “детство” крыс. Они становятся очень проворными, у них реже развиваются опухоли и болезни легких, хотя в
Температура, °С
Рис. 16-1. Продолжительность жизни водяной блохи Miona в зависимости от температуры среды.
возрасте двух-трех лет большинство из них слепнет. Это говорит
о том, что процесс старения глаз не замедляется.
Такой способ продления жизии для человека, к сожалению, не годится. Чем определяется получаемый результат, пока в точности не известно. Недостаточное питание в детстве скорее уменьшает, чем увеличивает продолжительность жизни людей. Может быть, это даже хорошо, что открытия на крысах неприменимы к людям: сомнительно, чтобы увеличение продолжительности лишь одного периода жизни — детства и юношества — удовлетворило всех.
Запрограммированная смерть
“Темп жизни”, видимо, и в самом деле является одним из факторов, влияющих на ее продолжительность. Различия в длительности жизни у разных видов позволяют думать, что по крайней мере некоторые организмы запрограммированы жить определенное время, или, как иногда говорят, в них заложена программа, приводящая к смерти. Это означает, что они в принципе могли бы жить долго, но некий специальный внутренний механизм (“часы”) делает жизнь короче.
