Физика будущего - Мичио Каку

Далекое будущее

(2070–2100 гг.)

Обратить время вспять

В истории человечества были люди — короли и вожди, — которые обладали властью над целыми империями. Но была одна вещь, над которой никто не был властен. Речь идет о возрасте, о старении. Неудивительно, что поиск бессмертия — одна из старейших задач человечества.

В Библии Бог изгоняет Адама и Еву из Эдема за то, что люди нарушили его запрет и попробовали яблоко познания. Бог опасался, что Адам и Ева могут воспользоваться запретными знаниями, разгадать тайну бессмертия и сравняться с богами. В книге Бытия (3:22) говорится: «Вот, Адам стал как один из Нас, зная добро и зло; и теперь как бы не простер он руки своей, и не взял также от дерева жизни, и не вкусил, и не стал жить вечно».

Помимо Библии, эта тема рассматривается и в других древних памятниках. К примеру, это «Сказание о Гильгамеше» — легенда о великом герое Месопотамии, относящаяся примерно к 2700 г. до н. э. Когда внезапно умер его давний и верный товарищ, Гильгамеш решил отправиться в путешествие и разгадать тайну бессмертия. Он слышал, что одному мудрому человеку и его жене боги даровали бессмертие и что только эти люди в их краях пережили Великий потоп. После эпического, полного приключений путешествия Гильгамеш нашел в конце концов разгадку тайны бессмертия и увидел, как в последний миг ее утащила змея.

«Сказание о Гильгамеше» — одно из древнейших литературных произведений, и историки считают, что описанный в нем поиск бессмертия послужил источником вдохновения для Гомера, автора «Одиссеи», и для библейского сюжета о Всемирном потопе.

Многие древние цари — как император Цинь, объединивший Китай около 200 г. до н. э., — отправляли громадные флотилии на поиски Фонтана юности, но успеха не добились. (По легенде, император Цинь не велел своей флотилии возвращаться без тайны бессмертия. Моряки не смогли отыскать Фонтан юности, но побоялись вернуться с известием о неудаче и вместо этого основали Японию.)

Ученые долгое время считали, что продолжительность жизни фиксирована и неизменна и что науке не под силу что-либо здесь изменить. Однако в последние годы это убеждение рухнуло под напором поразительных экспериментальных данных; в этой области произошла настоящая революция. Если в прежние времена геронтология представляла собой тихую заводь в бурной реке биологической науки, то теперь это одно из наиболее активно развивающихся направлений. На исследования в этой области тратятся сотни миллионов долларов, и уже близки, похоже, первые коммерческие результаты.

В настоящее время ученые разгадывают глубочайшие тайны процессов старения, и генетика призвана сыграть в этом процессе не последнюю роль. В животном царстве мы встречаем самую разную продолжительность жизни. К примеру, наша ДНК отличается от ДНК наших ближайших генетических родственников, шимпанзе, всего на 1, 5 %, но живем мы в полтора раза дольше. Возможно, анализ горсточки генов, отделяющих нас от этих приматов, поможет нам разобраться, почему человек живет настолько дольше, чем шимпанзе.

Так возникла «универсальная теория старения», соединившая отдельные нити исследований в единое логически последовательное полотно. Ученые теперь знают, что представляет собой старение: это накопление ошибок на генетическом и клеточном уровне. Ошибки накапливаются различными путями.

К примеру, обмен веществ порождает свободные радикалы и окислительные процессы, нарушающие тонкую молекулярную механику наших клеток и вызывающие старение; ошибки могут накапливаться в виде молекулярных обломков, которые скапливаются внутри и снаружи клеток.

Накопление генетических ошибок — побочный продукт Второго начала термодинамики: полная энтропия системы (т. е. хаос) всегда возрастает. Именно поэтому ржавление, гниение, разложение и тому подобные процессы — универсальная черта всякой жизни. Второе начало незыблемо. Все в мире, начиная от полевых цветов и наших тел до самой Вселенной, обречено на старение и умирание.

Однако в законе имеется маленькая, но очень важная лазейка; в нем утверждается, что полная энтропия системы всегда возрастает. Это означает, что на самом деле можно уменьшить энтропию и повернуть процесс старения вспять в одном месте — если, конечно, где-то в другом месте энтропия при этом возрастет. Можно помолодеть за счет того, что где-то что-то при этом будет разрушено. (Именно на это намекает известный роман Оскара Уайльда «Портрет Дориана Грея». Мистер Грей загадочным и волшебным образом оставался вечно молодым. Его секрет заключался в том, что старел за него — причем ужасно старел — его чудесный портрет. Так что в целом старение продолжалось.) В действии принципа энтропии можно убедиться также, заглянув за холодильник. Внутри холодильника энтропия уменьшается с падением температуры. Но чтобы ее понизить, нам приходится задействовать специальный двигатель, который усиливает выделение тепла с задней стороны холодильника и тем самым увеличивает энтропию снаружи. Вот почему холодильник сзади всегда теплый.

Как однажды сказал нобелевский лауреат Ричард Фейнман, «в биологии пока не обнаружено ничего, что указывало бы на неизбежность смерти. Поэтому мне представляется, что смерть вовсе не неизбежна и что придет время, когда биологи обнаружат, что вызывает наши проблемы, и что жуткая всеобщая болезнь бренности человеческого тела будет излечена».

Действие Второго начала можно проследить на примере женского полового гормона эстрогена, который поддерживает в женщинах молодость и энергию до наступления менопаузы; после этого процесс старения ускоряется и смертность резко возрастает. Эстроген действует на женский организм примерно так, как действует высокооктановый бензин на спортивный автомобиль. Машина прекрасно работает, но лишь за счет дополнительного износа двигателя. У женщин клеточный износ может проявиться через рак груди. В самом деле, известны случаи, когда инъекции эстрогена ускоряли развитие рака груди. Так что за молодость и энергию до менопаузы женщины, вполне возможно, расплачиваются ростом полной энтропии — и, во многих случаях, раком груди. (Существуют десятки теорий, объясняющих недавний рост заболеваемости раком груди, но до конца причина этого явления неясна. Одна из теорий говорит, что отчасти это связано с полным числом менструальных циклов у женщины. В древности женщины после взросления и до самой менопаузы почти непрерывно ходили беременные, а вскоре после наступления менопаузы умирали. Это означало, что менструальных циклов у них было немного, а уровень эстрогена невысок; может быть, именно с этим был связан относительно низкий в те времена уровень заболеваемости раком груди. Сегодня девочки созревают раньше, переживают множество менструальных циклов и заводят в среднем всего по 1, 5 ребенка; кроме того, они переживают менопаузу и поэтому значительно больше подвергаются действию эстрогена, что, возможно, и ведет к росту числа случаев рака груди.)

Недавно была открыта целая серия многообещающих фактов о генах и старении. Во-первых, исследователи показали, что можно получить целые поколения животных, которые будут жить заметно дольше обычных. В частности, это явление было продемонстрировано на дрожжевых грибках, червях-нематодах и плодовых мушках, которые в лабораториях жили дольше обычного. Научный мир был поражен, когда Майкл Роуз (Michael Rose) из Университета Калифорнии в Ирвине объявил, что ему удалось путем обычной селекции увеличить продолжительность жизни плодовых мушек на 70 %. У его «супермух», или мух-долгожителей, было обнаружено большое количество особого антиоксиданта — супероксиддисмутазы (SOD), способного снижать вред, наносимый свободными радикалами. В 1991 г. Томас Джонсон (Thomas Johnson) из Университета Колорадо в Боулдере выделил ген, который он назвал AGE-1 и который, похоже, отвечает за старение у нематод и увеличивает продолжительность жизни этих червей на 110 %. «Если у людей есть что-то, подобное гену AGE-1, мы, возможно, и правда сможем добиться заметных результатов», — заметил он.

К настоящему моменту ученые выделили немало генов (AGE-1, AGE-2, DAF-2), контролирующих и регулирующих процесс старения у низших организмов, но аналоги этих генов присутствуют и в геноме человека. Один ученый заметил, что изменить продолжительность жизни дрожжевых грибков почти так же просто, как включить свет, щелкнув выключателем. Если активировать определенный ген, дрожжевые клетки живут дольше. Если его заблокировать, они, соответственно, живут меньше.

Разводить дрожжи, которые будут жить дольше обычного, очень просто; неизмеримо сложнее «разводить» людей, которые и без того живут так долго, что испытать данный метод практически невозможно. Однако выделение генов, ответственных за старение, в будущем, возможно, ускорится, особенно после того, как у каждого из нас появится диск с полной записью генома. К этому моменту ученые успеют накопить громадные базы данных по миллиардам самых разных генов для дальнейшего компьютерного анализа. Можно будет просмотреть и сравнить миллионы геномов детей и стариков. Сравнительный анализ этих двух возрастных групп позволит точно определить, как и где происходит старение на генетическом уровне. Даже самое предварительное сканирование помогло выделить около шестидесяти генов, в которых, судя по всему, сосредоточено старение.