Джаред Даймонд - Третий шимпанзе
Точно также и исследования, рассматривающие старение, проводятся независимо двумя группами ученых, которые практически не общаются друг с другом. Одна из групп стремится найти проксимальное объяснение, а другая — объяснение первоначальных причин. Специалисты по эволюционной биологии стараются понять, почему вообще естественный отбор допустил такое явление, как старение, и полагают, что на этот вопрос они нашли ответ. Физиологи же задаются вопросом о том, какие клеточные механизмы стоят за старением, и признают, что все еще не знают ответа. Я же полагаю, что мы не сможем понять явление старения, если не будем одновременно искать объяснений обоих типов. В частности, я полагаю, что объяснение эволюционных (первоначальных) причин поможет найти физиологическое (проксимальное) объяснение старения, которое до сих пор не удавалось обнаружить ученым.
Перед тем как продолжить свои рассуждения, я должен предвосхитить возражения моих товарищей-физиологов. Они склонны полагать, что в нашей физиологии присутствует нечто такое, что делает старение неизбежным, и что эволюционные соображения значения не имеют. Так, например, одна из теорий объясняет старение тем, что со временем человеческой иммунной системе становится все труднее и труднее отличать наши собственные клетки от посторонних. Физиологи, придерживающиеся этого мнения, основываются на негласно принятом предположении, что естественный отбор не может создать иммунную систему, не имеющую этого фатального дефекта. Обосновано ли это мнение?
Чтобы оценить правомерность этого возражения, рассмотрим механизмы биологической репарации, так как старение можно представить просто как неустраненные повреждения или износ. С используемым здесь словом «ремонт» в первую очередь ассоциируется тот, который вызывает у нас наибольшее раздражение, — ремонт автомобилей. Наши автомобили стареют и умирают, а мы тратим деньги на то, чтобы отсрочить наступление этих неотвратимых событий. Точно так же мы постоянно, пусть и не осознавая этого, ремонтируем самих себя на всех уровнях, от молекул и до тканей или целых органов. Наши механизмы самовосстановления, как и в случае с требующим таких затрат ремонтом автомобилей, можно разделить на два типа: устранение повреждений и плановая замена.
В примере с автомобилями устранением повреждений будет замена бампера, которая осуществляется только тогда, когда бампер помялся при столкновении; мы не заменяем бампер в плановом порядке, одновременно со сменой масла. Наиболее заметным примером устранения повреждений в нашем теле является заживление ран, с помощью которого мы восстанавливаем поврежденные участки кожи. Многие животные способны продемонстрировать в этом отношении более впечатляющие результаты: у ящериц отрастает оторванный хвост, у морских звезд и крабов — конечности, у голотурий — кишечник, а у немертин — их ядовитое жало. Неразличимо для нашего зрения на молекулярном уровне восстанавливается наш генетический материал, ДНК, и в его отношении применяется исключительно устранение повреждений. У нас есть ферменты, распознающие поврежденные участки в спирали ДНК и восстанавливающие их, не затрагивая при этом неповрежденных участков ДНК.
Другой тип ремонта, плановая замена, также знаком любому автовладельцу. Мы периодически меняем масло, воздушный фильтр и свечи, чтобы устранить слегка изношенные элементы, не дожидаясь, когда машина совсем сломается. В природе подобным образом, по заранее намеченному плану, происходит смена зубов: в течение жизни у человека бывает два комплекта зубов, у слонов — шесть, а у акул — неопределенное число. Нам, людям, приходится всю жизнь довольствоваться тем скелетом, с которым мы родились, но вот у омаров и других членистоногих регулярно сменяется наружный скелет: они сбрасывают старый панцирь, и на его месте вырастает новый. Еще одним весьма показательным примером плановой замены является непрерывный рост наших волос: как бы коротко мы их ни стригли, отстриженная часть будет восстановлена за счет роста.
Плановая замена происходит также на микроскопическом и ультрамикроскопическом уровнях. Мы постоянно заменяем многие наши клетки: те, которые выстилают кишечник, — каждые несколько дней, на внутренней поверхности мочевого пузыря — каждые два месяца, а красные кровяные тельца — каждые четыре месяца. На молекулярном уровне происходит постоянная смена белковых молекул, со скоростью, характерной для конкретного белка; тем самым исключается накопление поврежденных молекул. Если вы сравните то, как ваш любимый человек выглядит сегодня и на фотографии, снятой месяц назад, то выглядеть он, возможно, будет одинаково, но при этом многие молекулы, из которых состоит его тело, будут уже другими. Шалтая-Болтая не могла собрать вся королевская конница и вся королевская рать, а нас природа разбирает на части и собирает вновь каждый день.
Таким образом, значительная часть тела животного может быть восстановлена при необходимости или заменена в плановом порядке, но то, насколько много можно заменить, в большой степени зависит от части тела и от биологического вида. В том, что возможности биологической репарации у человека ограничены, нет ничего физиологически неизбежного. Если у морских звезд отрезанные конечности могут вырасти заново, то почему такой возможности нет у нас? Что мешает нам иметь шесть комплектов зубов, один за другим, как у слона, а не только молочные и постоянные? В этом случае мы могли бы становиться старше, не нуждаясь в пломбах, коронках и вставных зубах. Почему бы нам не защитить себя от артрита? Всего-то и нужно, что регулярно заменять суставы, как это делают крабы. Почему бы нам не исключить возможность сердечных заболеваний, регулярно заменяя сердце, подобно тому, как немертины заменяют свои ядовитые жала? Можно предположить, что естественный отбор был бы на стороне мужчин и женщин, которые не умирали бы от сердечных заболеваний в возрасте около восьмидесяти, а продолжали жить и производить на свет потомство, по меньшей мере, до 200 лет. Почему же при всем том мы не можем восстановить или заменить все части нашего организма?
Ответ, конечно же, будет затрагивать расходы, которые повлечет за собой такая замена. Здесь также полезно провести параллели с ремонтом автомобиля. Если верить заявлениям компании «Даймлер», их машины настолько хорошо сделаны, что даже если вы не будете проводить вообще никакого технического обслуживания — даже смазывать механизмы и менять масло, — то ваш «мерседес» все равно прослужит вам много лет. По окончании этого срока он, конечно же, развалится из-за накопившихся повреждений, которые будут носить непоправимый характер. Поэтому обладатели «мерседесов» все же, как правило, предпочитают регулярно проводить техническое обслуживание своего автомобиля. Друзья, у которых есть «мерседесы», рассказывают, что это обходится очень дорого, и каждая поездка на сервисную станцию стоит сотни долларов. Тем не менее они считают, что такие расходы оправданы. «Мерседес», проходящий техническое обслуживание, прослужит намного дольше того, который никогда не обслуживался, а регулярное обслуживание старого «мерседеса» обойдется намного дешевле, чем если бы вы выбрасывали старый автомобиль и покупали новый каждые несколько лет.
Так рассуждают владельцы «мерседесов» в Германии и в США. Но представим, что вы живете в Порт-Морсби, столице Папуа—Новой Гвинеи и мировой столицы автомобильных столкновений, где всякая машина, весьма вероятно, станет ломом в течение года, независимо от регулярности обслуживания. Многие автовладельцы Новой Гвинеи не тратят денег на техобслуживание автомобиля; вместо этого они откладывают деньги на неизбежную покупку новой машины.
Аналогичным образом и то, сколько животному «полагается» вкладывать в биологическую репарацию, зависит от затрат, требуемых для этого, и от того, насколько больше окажется продолжительность жизни животного при условии проведения ремонта по сравнению с продолжительностью жизни без оного. Но вопросы типа «сколько полагается» относятся к сфере эволюционной биологии, а не физиологии. Естественный отбор направлен на то, чтобы обеспечить особи максимальное воспроизводство потомства, которое доживет до момента, когда также сможет произвести на свет потомство. Таким образом, эволюцию можно считать стратегической игрой, в которой побеждает та особь, чья стратегия позволит оставить после себя наибольшее число потомков. Поэтому для понимания того, как мы стали такими, какими являемся сейчас, полезно рассуждать, как это принято в теории игр.
Вопрос о продолжительности жизни и о вложении ресурсов в биологическую репарацию входит, в свою очередь, в обширную группу эволюционных вопросов, рассматриваемых с помощью теории игр и заключающихся в том, почему для всякой выгодной особенности существует некий максимально возможный уровень. Существует много биологических особенностей, в отношении которых, как и о продолжительности жизни, можно задаться вопросом о том, почему естественный отбор не сделал что-либо у конкретного вида более длинным, или более крупным, или более быстрым, или не дал виду чего-то в большем количестве. Так, например, люди высокого роста, или же умные, или умеющие быстро бегать, обладают очевидным преимуществом перед низкорослыми, глупыми или медленно бегающими, — особенно в течение большей части человеческой эволюции, когда еще приходилось защищаться от львов и гиен. Почему эволюция не сде- лала нас в среднем более крупными, более умными и более быстрыми, чем мы сейчас есть?
