Физика будущего - Мичио Каку

К примеру, ученые давно знают, что долгожительство — в некоторой степени семейная черта. Как правило, родители тех, кто живет долго, тоже жили долго. Эффект не слишком заметен, но он есть и его можно измерить. Ученые, наблюдающие за разделенными при рождении однояйцевыми близнецами, видят это на генетическом уровне. Но ожидаемая продолжительность жизни человека определяется не только генами; по мнению ученых, доля генов здесь составляет лишь 35 %. В будущем, когда каждый сможет за 100 долларов получить личный геном, можно будет статистически проанализировать при помощи компьютера геномы миллионов людей и выделить конкретные гены, определяющие, хотя бы частично, продолжительность жизни человека.

Компьютерные исследования, вполне возможно, помогут ученым определить в точности, где в геноме в первую очередь происходит старение. В автомобиле, как известно, износ в основном затрагивает двигатель, цилиндры, где окисляется и сгорает бензин. Точно так же генетический анализ показывает, что старение сосредоточено в первую очередь в «двигателе» клетки — в митохондриях, или энергетической станции клетки. Этот факт позволил ученым сузить поле поисков «гена старения»; кроме того, интересно, нельзя ли ускорить восстановительные процессы в митохондриях и тем самым повернуть время вспять.

К 2050 г. ученые, возможно, научатся замедлять процесс старения при помощи самых разных методов: это и терапия стволовыми клетками, и запасные части для человеческого тела, и генная терапия для ремонта и приведения в порядок стареющих генов. Человек сможет жить до 150 лет или даже дольше. К 2100 г., возможно, ученые научатся обращать вспять процессы старения при помощи активизации механизмов восстановления клетки, и тогда продолжительность жизни человека вырастет в несколько раз.

Ограничим калорийность

Ученые активно занимаются поисками теории, которая объяснила бы один странный факт: ограничение калорийности (т. е. уменьшение количества съедаемых нами калорий на 30 % или более) увеличивает продолжительность жизни на 30 %. Это необычное явление можно наблюдать у всех изученных до сих пор организмов — от дрожжевых клеток, пауков и насекомых до кроликов, собак, а теперь и обезьян. У животных, получающих низкокалорийную пищу, реже возникают опухоли, они реже страдают сердечными заболеваниями, диабетом и специфическими старческими болезнями. Более того, ограничение калорийности питания — единственный известный механизм, который гарантированно увеличивает продолжительность жизни; это подтверждают многочисленные эксперименты, проводившиеся с самыми разными представителями животного мира, и исключений пока не обнаружено. До последнего времени единственной крупной группой животных, на которых не проводились эксперименты по низкокалорийному питанию, оставались приматы, к которым принадлежим и мы сами; причина прозаична — приматы живут долго, и эффект трудно обнаружить.

Ученым особенно не терпелось увидеть результаты такого эксперимента на макаках-резусах, и наконец в 2009 г. эти долгожданные результаты были опубликованы. Исследования, проведенные Университетом Висконсина, показали, что после двадцати лет низкокалорийного питания у обезьян подопытной группы в среднем наблюдается меньше заболеваний: меньше диабета, рака, сердечных нарушений. В целом состояние здоровья подопытных обезьян заметно лучше, чем обезьян контрольной группы, питавшихся обычно.

Существует теория, которая могла бы объяснить этот эффект. Согласно этой теории, природа предоставляет животным «выбор» из двух вариантов использования энергии. Во времена изобилия энергия используется в основном на продление рода, а в скудные времена тело «забывает» о размножении, начинает экономить энергию и ждать конца голодных времен. В животном царстве полуголодное существование в порядке вещей, поэтому им часто приходится делать «выбор» в пользу жизни, прекращать размножение, замедлять обмен веществ, жить дольше и ждать наступления лучших дней.

Заветная цель геронтологических исследований — сохранить каким-то образом положительные стороны низкокалорийного питания без его недостатков (голодания). Судя по всему, для человека естественно набирать, а не сбрасывать вес. Вообще, жить на низкокалорийной диете не слишком приятно: приходится есть вещи, от которых отказался бы даже отшельник. Кроме того, животные, получающие особенно суровую ограниченную диету, становятся сонными, малоподвижными и теряют интерес к сексу. Но ученые упорно продолжают поиски гена, управляющего этим механизмом; может быть, мы все же найдем способ пользоваться плодами низкокалорийного питания без отрицательных его сторон.

Важное открытие в связи с этим сделали в 1991 г. исследователь из MIT Леонард Гуаренте (Leonard P. Guarente) и его коллеги, занимавшиеся поиском гена, который мог бы увеличить продолжительность жизни дрожжевых клеток. Гуаренте и Дэвид Синклер (David Sinclair) из Гарварда с коллегами обнаружили, что в реализации эффектов низкокалорийного питания задействован ген SIR2. Этот ген отвечает за поиск в клетке энергетических резервов, и его активация происходит в периоды, когда энергия клетки истощается. Именно такого поведения можно ожидать от гена, контролирующего эффект от низкокалорийного питания. Кроме того, ученые обнаружили, что в геноме мыши и человека тоже имеются аналоги гена SIR2, известные как SIRT-гены; эти гены отвечают за производство белков сиртуинов. Затем ученые занялись поисками химических веществ, активирующих сиртуины, и нашли ресвератрол.

Находка заинтриговала ученых, ведь вполне возможно, что именно это вещество обеспечивает полезность красного вина и даже объясняет «французский парадокс». При том что Франция знаменита на весь мир густыми соусами, богатыми насыщенными жирами, французы живут ничуть не меньше других. Возможно, эту загадку можно объяснить тем, что французы пьют много красного вина, в котором содержится ресвератрол.

Ученые обнаружили, что активаторы сиртуинов способны защитить мышей от впечатляющего набора болезней, среди которых рак легких и прямой кишки, меланома, лимфома, диабет II типа, сердечно-сосудистые заболевания и болезнь Альцгеймера (об этом говорят исследования Синклера). Если хотя бы небольшую часть из перечисленных заболеваний у человека получится лечить при помощи сиртуинов, это будет означать революцию в медицине.

Недавно была предложена теория, объясняющая замечательные свойства ресвератрола. Синклер утверждает, что главная задача сиртуинов — предотвратить активацию некоторых конкретных генов. Если вспомнить, что хромосомы одной-единственной человеческой клетки в распрямленном виде вытянулись бы почти на два метра, станет понятно, что хромосома — астрономически длинная молекула. В любой конкретный момент для жизнедеятельности организма необходима лишь небольшая часть от огромного числа генов, из которых строится хромосома; все остальные гены в это время должны быть неактивны. Клетка глушит большую часть не нужных в данный момент генов, плотно упаковывая хромосому в хроматин, для регуляции плотности которого, собственно, и нужен сиртуин.

Иногда, однако, в тонком механизме хромосом возникают катастрофические нарушения: к примеру, рвется одна из нитей двойной спирали. Тогда сиртуины вступают в действие и помогают привести поврежденную хромосому в порядок. Но при этом им приходится оставлять свой пост и временно прекращать основную работу по обеспечению «молчания» генов.

Гены активируются не вовремя, порождая генетический хаос. Подобные срывы, по мнению Синклера, представляют собой один из основных механизмов старения.

Если это правда, то сиртуинам под силу не только приостановить старение, но и обратить его вспять. Поврежденную ДНК в наших клетках чинить и возвращать в исходное состояние очень непросто. Но Синклер считает, что старение организма вызывается в основном тем, что сиртуины отвлекаются от своей главной задачи и тем самым допускают дегенерацию клеток — а с этим уже можно бороться.

Фонтан юности?

Это открытие, однако, произвело и отрицательный побочный эффект: оно послужило поводом для настоящего шабаша в средствах массовой информации. Внезапно о ресвератроле заговорили в популярнейших телешоу «60 минут» и «Шоу Опры Уинфри», в Интернете возник ажиотаж, и как грибы после дождя повылезли всякие сомнительные компании, обещающие эликсир жизни уже завтра. Возникло впечатление, что все шарлатаны и продавцы счастья спешили вскочить на подножку уходящего поезда и «присосаться» к ресвератролу.

(У меня была возможность поговорить с Гуаренте, человеком, который дал повод ко всем этим медиапляскам, в его лаборатории. Он был очень осторожен в выводах, так как понимал, как могут отреагировать на его результаты средства массовой информации и какие ошибочные представления и надежды все это может породить в людях. В частности, его очень тревожило появление в Интернете множества сайтов, где ресвератрол рекламировали как какой-то Фонтан юности. Отвратительно, заметил он, как люди пытаются нажиться на нежданной славе ресвератрола, хотя результаты пока не слишком надежны. Однако он не стал бы исключать вероятность того, что однажды, если Фонтан юности будет-таки найден — если, конечно, такая вещь вообще существует, — SIR2 сыграет в этом открытии не последнюю роль. Кстати говоря, коллега Гуаренте Синклер признается, что принимает ресвератрол каждый день, и в больших количествах.)