Энтропийная теория старения
Поначалу мы даже не считали, что старение — это проблема, которую нужно решать. Старение живых организмов — вовсе не уникальное явление. Да и не только живых: горы стареют, галактики стареют, даже сама Вселенная стареет. Более того, второй закон термодинамики гласит, что энтропия любой закрытой системы всегда возрастает, беспорядок всегда увеличивается. Вот почему ваша машина не заведется, если вы к ней до этого несколько лет не притрагивались. Через несколько миллионов лет горная гряда превращается в пыль. Через 11 миллиардов лет даже само Солнце станет холодным. Стареет абсолютно все.
Жизнь зависит от порядка, структуры и организации. Если беспорядка станет слишком много, жизнь не сможет поддерживать себя, так что загадка показалась нам решенной. Организмы стареют, потому что этого требует сама природа физической Вселенной.
Немало конкретных теорий подпадают под общий «зонтик» энтропийного старения. Эти теории утверждают, что простейшего факта жизни — «все устает и изнашивается» – достаточно, чтобы объяснить процесс старения.
Многие из этих подходов — вариации на тему. Теория взаимопересечения гласит, что любое старение вызывается тем, что молекулы со временем связываются и пересекаются друг с другом, что мешает их нормальному функционированию. Схожая теория обвиняет во всем конечные продукты гликирования (КПГ): молекулы глюкозы связываются с молекулами белков, вызывая накопление отходов в организме и потерю функциональности.
Есть множество других объяснений, называющих причиной старения накопление различных других отходов, например липофусцина — пигментированного липида, скапливающегося во многих стареющих клетках.
Одна из самых заманчивых вариаций на тему рассматривает повреждение не обычных молекул и ферментов, а самого важного для живых клеток набора молекул — ДНК. В этих теориях утверждается, что с течением времени ДНК постепенно накапливает в себе повреждения, и это мешает ей производить важнейшие белки. Постепенно клетка становится все менее функциональной, начинается старение, и в конце концов клетка полностью гибнет.
Все эти теории основаны на фундаментальной истине: с течением времени неизбежно происходят повреждения. Молекулы действительно связываются, отходы действительно накапливаются, даже ДНК действительно повреждается. Но эти теории недооценивают невероятную силу клеточной регенерации. Да, некоторые клетки стареют и приходят в негодность, но другие остаются совершенно здоровыми, живут и размножаются без каких-либо ограничений — несмотря на космические лучи, накопление отходов и изменения окружающей среды.
В течение миллиардов лет вся жизнь на Земле была одноклеточной, и эти отдельные клетки могли размножаться сколько угодно раз. Старели ли эти клетки — вопрос дискуссионный, но совершенно ясно, что с каждым репродуктивным циклом, с каждым разделением старой клетки на две дочерние, «биологические часы» запускались заново. Обе дочерние клетки были молоды и здоровы.
Живые организмы ремонтируют и заменяют свои компоненты с потрясающей скоростью. Если в вашей машине каждый год заменять все запчасти, в теории вы сможете ездить на ней вечно. Как мы увидим, одноклеточные организмы именно так и работают. Закон энтропии при этом не нарушается, потому что Земля — не замкнутая система. Земля постоянно получает свет и энергию от Солнца. Ядерные реакции внутри Солнца генерируют энтропию с огромной скоростью, но живые организмы используют солнечную энергию, чтобы поддерживать себя и процветать. Не существует такого физического закона, который утверждал бы, что организм не может жить и процветать бесконечно — по крайней мере, до тех пор, пока светит Солнце.
Подведем итог: существует целая категория теорий, которая пытается объяснить старение энтропией, описывая его в терминах усталости, износа, повреждений и накопления отходов. Эти теории содержат в себе зерно истины, но полного объяснения не дают. Некоторые клетки и организмы гибнут из-за энтропии, другие же — нет. Нужно смотреть глубже.
МЕДУЗА И БЕССМЕРТИЕ
Способность процветать и оставаться в живых сколь угодно долго — привилегия не только одноклеточных организмов. Turritopsis dohrnii, которую сейчас называют «бессмертной медузой», похоже, умеет обращать старение вспять. Это беспозвоночное животное умеет «стареть назад», до состояния простейшего. Ее часто называют «медуза Бенджамина Баттона». Впрочем, в отличие от литературного персонажа, эта медуза затем начинает снова стареть, и этот процесс может повторяться, насколько мы понимаем, бесконечное число раз.
Как утверждают авторы статьи 1996 года об этом феномене, медуза обладает «потенциалом для преобразования, равных которому нет во всем животном мире»[1]. Позже в статье в New York Times писали, что это открытие «похоже, опровергает самый фундаментальный закон живого мира: вы рождаетесь, а потом умираете»[2].
Животные из рода гидр, похоже, тоже не стареют. Омары, конечно, не бессмертны, но с возрастом они становятся лишь все больше и плодовитее, избегая возрастных проблем, от которых страдает большинство многоклеточных организмов.
Медуза и гидра наносят еще один удар по энтропийной теории старения.
