<<
>>

Эволюционная генетика старения. Эволюционные взгляды на природу старения

Если человек будет всю жизнь сохранять такую же устойчивость к стрессу и болезням, какую имеет в возрасте 10 лет, то высока вероятность того, что он будет жить несколько сот лет.

Причина, по которой этого не удается достичь, в том, что у че­ловека и у многих, но, возможно, не у всех животных способ­ность к саморегулированию и самоподдержанию снижается с воз­растом, вследствие чего вероятность болезней и смерти возрас­тает. Это явление носит название «старения» (Helfand, Rogina, 2003а).

Одним из центральных догматов исследования старения был и остается закон Гомпертца (Gompertz, 1825). В начале XIX века Бенджамин Г омпертц показал, что темп смертности человека воз­растает экспоненциально, и предположил, что это свойство ка­сается всех организмов. Он назвал это явление «законом смертно­сти». В силу экспоненциальной природы гомпертцовской кривой выживания неизбежно наступает момент, когда уже нельзя ожи­дать выживания ни одного представителя вида (Gompertz, 1825). Как известно, старение происходит лишь в определенный период жизни, тогда как смерть может наступать в любом возрасте.

Одна­ко именно старение делает гибель неизбежной, обусловливая сни­жение способности отвечать на стресс и увеличение частоты пато­логий (Weinert, Timiras, 2003).

Поскольку естественный отбор способствует репродуктивной приспособленности, продолжительность жизни является селектив­ным признаком, если она содействует репродуктивному успеху (Wemert, Timiгas, 2003). Как следствие, продолжительность жизни на видовом уровне пластична: при благоприятных условиях оби­тания она максимизируется отбором, поскольку способствует бо­лее длительной репродукции; при неблагоприятных условиях (на- 11

пример, давление хищников) она уменьшается, но возрастает ран­няя репродукция.

Эта идея была проверена в естественных условиях при сравне­нии опоссумов, живущих на континенте и на свободных от хищни­ков островах.

В случае адаптивности продолжительности жизни островные опоссумы получают возможность естественного отбо­ра на долгожительство. Действительно, островные опоссумы жи­вут дольше и стареют медленнее, чем континентальные (Weinert, Timiras, 2003).

Однако находится ли под давлением естественного отбора ста­рение, ограничивающее продолжительность жизни?

Начиная с Рональда Фишера (Fisher, 1930) эволюционные биологи выдвигают в качестве главной причины возникновения старения возрастзависимое снижение силы отбора. Данная точка зрения получила свое развитие в эволюционной концепции сэра Питера Медавара (Medawar, 1946, 1952), который постулировал старение как случайное неадаптивное явление. При этом он опирался на то, что популяция подвержена голоду, засухе, давле­нию хищников, болезням и несчастным случаям и что причиной смерти зачастую являются случайные повреждения. Отсюда Ме- давар делает вывод, что старые индивидуумы в природе встре­чаются слишком редко, чтобы влиять на генофонд популяции как в пользу старения, так и против него. Наравне с демонстрацией не­адаптивности старения данная концепция обосновывает отсутст­вие специализированных генов «программы старения».

Медавар показал, что изменения, которым подвергается орга­низм после остановки размножения, не имеют значения для эво­люции. Другими словами, после пика репродукции сила естест­венного отбора стремится к нулю, а остающаяся часть жизни представляет собой стохастическое снижение функциональности (Helfand, Inouye, 2002). Если вредные мутации, проявляющиеся в молодости, встречают жесткое сопротивление отбора из-за отри­цательного вклада в приспособленность (оставление потомства), то аналогичные мутации, проявляющиеся поздно, относительно нейтральны, поскольку их носители уже передали гены потомст­ву. Эволюционная концепция Медавара получила название «тео­рии накопления мутаций», и ее смысл заключается в следующем: поскольку гены с вредными эффектами, проявляющимися позд­но, практически не встречают сопротивления естественного отбо­ра, такие мутации накапливаются и обусловливают старение.

Например, пациенты с прогерией Хатчинсона—Джилфорда (синдромом преждевременного старения) живут около 12 лет и не успевают передать свои гены потомству, поэтому данное забо­левание возникает заново за счет спонтанных мутаций. Наследст- 12

венная болезнь Альцгеймера проявляется поздно, и носители дан­ной мутации успевают оставить потомство до появления симпто­мов, поэтому данное заболевание более распространено (Gavrilov, Gavrilova, 2002). Одно из предсказаний теории накопления мута­ций, таким образом, состоит в том, что частота наследственных заболеваний, проявляющихся в старости, выше, чем в молодос­ти. Выражаясь генетическим языком, равновесные частоты ге­нов вредных мутаций увеличиваются с возрастом их проявления. Генетическое разнообразие по продолжительности жизни (адди­тивная генетическая варианса) будет нарастать с возрастом. Тео­рия Медавара также предсказывает, что зависимость долгожи­тельства потомства от продолжительности жизни родителей не является линейной, как это справедливо и для других количествен­ных признаков (например, массы тела). В то же время она будет иметь необычную — нелинейную форму, проявляющуюся в уве­личении угла наклона для регрессионной зависимости длитель­ности жизни потомства от долгожительства родителей. Это теоре­тическое положение было подтверждено при анализе данных про­должительности жизни в аристократических европейских семьях (Charlesworth, 1994; Gavrilova et al., 1998).

Прямое подтверждение концепции Медавара затруднено, по­скольку речь идет о кумулировании множества малых вредных эф­фектов аллелей, тогда как стандартные методы мутационного ана­лиза и картирования локусов количественных признаков (QTL) способны выявлять лишь большие эффекты. Однако сочетание ме­тодов QTL-анализа с изучением паттернов возрастзависимой экс­прессии генов в будущем позволит идентифицировать и неболь­шие эффекты.

Генетическую изменчивость, вернее говоря, ее статистический эквивалент — дисперсию принято подразделять на отдельные ком­поненты: аддитивную генетическую дисперсию (аллели не взаи­модействуют), доминантную (неаддитивную дисперсию, обуслов­ленную взаимодействием аллелей в одинаковых хромосомных локусах) и эпистатическую (неаддитивную дисперсию, обуслов­ленную взаимодействием разных локусов).

Если накопление му­таций вносит вклад в старение, то будет иметь место возраст- зависимое увеличение доминантной генетической дисперсии. Инбредная депрессия (снижение жизнеспособности потомства в результате выхода вредных аллелей в гомозиготу) также должна нарастать с возрастом. Действительно, вредные эффекты инбри­динга накапливаются как для возраст-специфичной смертности, так и для фертильности самцов. Увеличение происходит, посколь­ку генетическая дисперсия и инбредный груз пропорциональны равновесным частотам вредных аллелей и поскольку эти частоты

будут увеличиваться с возрастом (Hughes et al., 2002; Snoke, Pro- mislow, 2003).

Однако, как отмечает Боулз, положенная в основу теории накопления мутаций ситуация — лишь частный случай популя­ции, характеризующейся возрастной структурой, смещенной по направлению к молодым индивидуумам. Он считает, что выводы Медавара нельзя распространять на популяции, свободные от дав­ления хищников; кроме того, теория Медавара не учитывает кон­куренцию за ресурсы и полностью игнорирует существование не­стареющих видов (Bowles, 2000).

Согласно теории Медавара, следующая за пиком размножения часть жизни представляет собой стохастическое пассивное сниже­ние функционирования. Однако исследования у дрозофилы экс­прессии генов, помеченных маркером lacZ (дает окраску на Р-га- лактозидазу), а также экспрессионных чипов у различных жи­вотных свидетельствуют о динамическом, но воспроизводимом изменении паттерна генной активности с возрастом. При этом не выявлено дисрегуляции или глобальной потери гомеостаза (Hel­fand, Inouye, 2002). Следовательно, организм активно пытается компенсировать стохастически накапливающиеся повреждения, т. е. нет никакого пассивного функционального спада, что также необходимо учитывать в обобщенной модели старения.

Наконец, постепенное снижение функционирования предпо­лагает строгий экспоненциальный рост темпа смертности с возра­стом. Однако использование очень больших объемов данных по продолжительности жизни дрозофил, средиземноморских мух Ce- ratitis capitata и людей выявило на кривой смертности плато или даже спад, соответствующий пострепродуктивному периоду жиз­ни.

Во времена Гомпертца, сформулировавшего экспоненциаль­ный закон смертности, это явление не было отмечено по той при­чине, что замедление темпов смертности наступает у человека по­сле 80 лет, а плато не обнаруживается до 110 лет. Таких данных во времена Гомпертца просто не могло быть (Helfand, Inouye, 2002).

Таким образом, несмотря на подтверждения отдельных пред­сказаний теории накопления мутаций, в существующем виде она не является законченной моделью, поскольку противоречит неко­торым фактам генетики и демографии продолжительности жизни.

Джордж Вильямс предположил, что аллели, увеличивающие выживаемость или репродукцию на ранних этапах жизненного цикла, но при этом снижающие их на поздних этапах, могут на­капливаться в популяциях, поскольку селективные преимущества ранней пользы перевешивают поздний ущерб (Williams, 1957). Эта теория старения получила название «антагонистическая плей - отропия». Вильямс постулировал также, что быстрое развитие ин- 14

дивидуума будет коррелировать с быстрым старением: чем скорее будет достигнуто половое созревание, тем раньше начнется старе­ние (Williams, 1957). Однако в экспериментах на дрозофиле было показано, что между скоростью развития и продолжительностью жизни отсутствует линейная связь — зависимость здесь обратная двухфазная (Economos, Lints, 1986). Теория Вильямса делает еще одно предсказание: отбор на увеличение продолжительности жиз­ни ведет к снижению ранней плодовитости. Действительно, экс­периментально показана отрицательная взаимосвязь между ран­ней и поздней плодовитостью, по крайней мере для лабораторных популяций (Hughes et al., 2002). Кроме того, с возрастом снижается величина соотношения доминирования и аддитивной дисперсии, что также соответствует теории антагонистической плейотропии (Snoke, Promislow, 2003).

Теория антагонистической плейотропии получила яркие под­тверждения в современных молекулярно-генетических исследо­ваниях природы старения. Например, антагонистически плейо- тропным может быть старение делящихся клеток (необратимое прекращение делений при повреждениях), стимулируя раннюю жизнеспособность путем уменьшения вероятности рака и в то же время ограничивая продолжительность жизни вследствие накоп­ления дисфункциональных стареющих клеток (Campisi, 2005).

Ме­ханизмом такой антагонистической плейотропии может быть уко­рочение теломер при последовательных делениях соматических клеток. Данная точка зрения подтверждается тем, что благоприят­ные лабораторные условия содержания и размножения приводят к чрезмерному удлинению теломер многих линий мышей. По-види­мому, отбор грызунов, направленный на увеличение репродукции, был противопоставлен репродуктивному старению и нивелировал отбор, который способствовал подавлению опухолей (Weinstein, Ciszek, 2002). Еще одним примером можно считать ген р53, кото­рый одновременно является и супрессором опухолей, и геном кле­точного старения. У человека рост и нормальное функционирова­ние простаты стимулируются андрогенами. В старости эти гормо­ны могут вносить вклад в возникновение рака простаты — одной из распространенных причин смертности мужчин (Weinert, Timi- ras, 2003). Гены, задействованные в инсулиновом сигналинге, син­тезе и рецепции липофильных гормонов (дафахроновой кисло­ты, экдизона, ювенильного и тиреоидных гормонов, эстрогенов и андрогенов), от нематод до млекопитающих выполняют двоякую функцию: стимулируя рост и размножение, они подавляют стресс­оустойчивость, в результате ускоряя старение.

Таким образом, известны гены, играющие важную роль в ран­ней приспособленности и плодовитости, мутации которых прод-

левают жизнь. Однако эти данные могут свидетельствовать в поль­зу теории антагонистической плейотропии только в случае селек­тивности таких генов в естественных популяциях. На этот вопрос помогли ответить исследования локусов количественных призна­ков в популяциях дрозофил. Оказалось, что многие известные по мутационному анализу гены продолжительности жизни участ­вуют во внутрипопуляционном варьировании скорости старения, среди них локус инсулиноподобного рецептора, кластер белков теплового шока и др. (Flatt, 2004). У человека полиморфизм ге­нов, участвующих в сигналинге IGF-1, также тесно коррелирует с долгожительством (Bonafe et al., 2003). Таким образом, главные «геронтогены», обнаруженные методами молекулярной генетики, играют роль в формировании продолжительности жизни в естест­венных популяциях, что может служить веским подтверждением теории антагонистической плейотропии.

При антагонистической плейотропии старение возникает как результат «компромисса» между ранней и поздней приспособлен­ностью и любое генетическое или эволюционное изменение, влия­ющее на старение, будет сопровождаться модификацией той ком­поненты приспособленности, которая касается молодости. На­против, теория накопления мутаций предполагает, что старение вызывается, по крайней мере отчасти, аллелями, нейтральными в молодости, поэтому генетические или эволюционные изменения, затрагивающие старение, не должны сопровождаться изменения­ми в ранней приспособленности (Hughes et al., 2002). Таким обра­зом, главным различием этих теорий является то, что в теории на­копления мутаций гены с негативными эффектами в старости пас­сивно кумулируются от одного поколения к другому, тогда как при антагонистической плейотропии эти гены активно поддержи­ваются в популяции посредством естественного отбора. Тем не менее эти теории не являются взаимоисключающими. Оба эволю­ционных механизма могут иметь место одновременно (Gavrilov, Gavrilova, 2002).

Эволюционные теории предсказывают влияние различий во внешней смертности на внутренний темп смертности (т. е. на ско­рость старения), а также на рост, созревание, размер тела и ре­продукцию. Если смертность от внешних причин увеличивается, то вероятность достижения пострепродуктивного возраста умень­шается и ускоряется снижение силы отбора с возрастом. Отсюда следует вывод: высокий темп смертности от внешних причин должен вести к увеличению скорости старения и снижению на­следственно закрепленной продолжительности жизни. Экспери­ментально доказано, что мухи, живущих в условиях высокой смерт­ности взрослых особей, развиваются быстрее, имеют меньшие раз- 16

меры и раньше достигают пика яйцепродукции. Скорость демо­графического старения (внутренняя смертность) у них также зна­чительно выше (Stearns et al., 2000).

Еще одним доказательством правильности эволюционных взглядов на генетику старения является уменьшение продолжи­тельности жизни линий дрозофилы, долгое время культивируе­мых в лабораторных условиях, по сравнению с природными попу­ляциями. Лабораторные линии обычно поддерживаются при 2-не­дельном времени генерации, при котором мухи старше 5—6 дней не имеют возможности внести генетический вклад в будущие поко­ления. Это создает благоприятные условия для ранней репродук­ции и потенциального увеличения частоты генов, ей способствую­щих. Отрицательная корреляция между ранней плодовитостью и выживаемостью обусловливает уменьшение продолжительности жизни. Новые вредные мутации, чьи эффекты ограничены возрас­том, превышающим неделю, будут фактически нейтральными. Ча­стота таких генов в поколениях будет возрастать одновременно с предрасположенностью к ранней плодовитости и с низкой продол­жительностью жизни. Действительно, долго поддерживаемые в лабораторных условиях линии дрозофил дикого типа живут мень­ше, чем вновь отловленные в дикой природе (Linnen et al., 2001).

Постулированная Вильямсом взаимосвязь между продолжи­тельностью жизни и плодовитостью не абсолютна. Некоторые долгоживущие линии дрозофилы имеют нормальную репродук­тивную способность, а долгоживущие каролинские коробчатые черепахи (Terrapene carolina) продолжают размножаться, даже когда им более 60 лет. Виды животных, избежавшие давления хищников, могут одновременно повергаться естественному отбо­ру как на долгожительство, так и на плодовитость. Например, об­щественные насекомые кооперируются для поддержания единст­венной матки. Матка, защищенная от внешней среды и испытыва­ющая заботу со стороны рабочих муравьев, дает начало сотням и тысячам потомков в день и при этом в ряде случаев доживает до 30 лет. При этом родственные необщественные виды насекомых живут всего лишь месяцы (Weinert, Timiras, 2003).

Однако вышесказанное не противоречит представлениям эво­люционистов. Если отсутствуют высокие темпы смертности и от­бора на раннюю репродукцию, то будут наблюдаться задержка созревания, меньшее инвестирование ресурсов в репродукцию и большее — в соматическое поддержание. Организмы с эффектив­ной защитой — роющие, летающие, планирующие, глубоковод­ные, использующие укрытия (пещеры) либо имеющие раковины, панцирь, большие размеры, а также общественные животные раз­вивают эффективные молекулярные адаптации антистарения (Hol- 17

mes, Ottinger, 2003). Напротив, не способные к полету или плохо летающие представители млекопитающих и птиц имеют более вы­сокую скорость старения и значительно меньшую продолжитель­ность жизни, чем летающие хорошо, несмотря на высокий темп метаболизма и потребность в кислороде в связи с полетом. Напри­мер, летучие мыши и планирующие млекопитающие живут доль­ше наземных, а селящиеся на земле птицы, такие как охотничье- промысловые, страусы, пастушки, относятся к короткоживущим (и быстро стареющим) представителям класса птиц (Holmes, Ottin­ger, 2003).

Относительное долгожительство птиц по сравнению с млеко­питающими сопровождается замедлением репродуктивного ста­рения обоих полов. Это еще раз подтверждает эволюционную селективность продолжительности жизни. Домашние птицы раз­мером с мышь, например волнистые попугайчики и канарейки, имеют репродуктивную продолжительность жизни иногда в не­сколько раз большую, чем крысы и мыши (5 лет вместо 2). Амери­канская пустельга с массой тела 110 г и максимальной продолжи­тельностью жизни 10 лет характеризуется незначительным репро­дуктивным старением вплоть до 7-летнего возраста. В условиях неволи птицы часто имеют пострепродуктивную фазу порядка од­ной трети от продолжительности жизни. Многие морские птицы, включая чаек, альбатросов, глупышей и крачек, характеризуются лишь незначительным снижением плодовитости в конце жизни (например, у глупышей — после 50 с лишним лет), при этом старе­ние других систем ясно прослеживается (Anderson, Apanius, 2003; Holmes, Ottinger, 2003).

Предложенная Томом Кирквудом теория «отработанной со­мы» (disposable soma theory) — особый случай антагонистической плейотропии (Kirkwood, 1977). В ней постулируется существова­ние генов, которые контролируют перераспределение энергетиче­ских ресурсов от сомы к репродукции. Согласно этой теории, ре­парация соматических повреждений, требующая затрат энергии, конкурирует за потребности в энергии с репродукцией. С эволю­ционной точки зрения, бесполезно расходовать слишком много энергии на поддержание сомы, если в результате постоянного дав­ления на популяцию неблагоприятных условий среды шансы про­жить долго невелики. В такой ситуации более адекватным ре­шением является быстрое размножение, чтобы успеть оставить потомство до своей гибели. Когда жизненные условия вида улуч­шаются (например, выход в новую экологическую нишу, заселе­ние новых местообитаний) и соответственно возрастает шанс бо­лее длительного существования, полезно будет переключить ба­ланс в пользу поддержания жизнеспособности, поскольку в таком случае репродуктивная жизнь увеличится. Так, например, если бы полевая мышь обладала способностью самоподдержания, доста­точной для 20-летней жизни, то она неверно распределила бы свои соматические ресурсы, так как лисы и совы съедают большинство полевых мышей за 3 месяца. Ей ничего не остается, как направить все усилия на оставление потомства. Люди эволюционировали по пути вложения большей части энергетических ресурсов в репара­цию тканей и могут позволить себе долгожительство, оставляя не­большое количество потомков, но предоставляя им качественную и долговременную заботу (Wright, Shay, 2005а).

Идентификация десятков мутаций, увеличивающих продол­жительность жизни и стрессоустойчивость модельных систем, под­держивает еще одну теорию — «программу продолжительности жизни» (Lithgow et al., 1995; Murakami, Johnson, 1996; Guarente, Kenyon, 2000; Longo et al., 2005; Partridge et al., 2005a). В отличие от вариантов, рассматриваемых теориями накопления мутаций и отработанной сомы, опирающихся на постоянное давление не­благоприятных условий среды (хищников, болезней), программа долгожительства могла возникнуть в эволюции для переживания кратковременных экстремальных внешних воздействий (перегрев, переохлаждение, снижение калорийности питания). В условиях стресса эта программа позволяет организму превысить его нор­мальную продолжительность жизни путем вступления в «режим поддержания». Он связан с такими изменениями, как подавление биосинтеза структурных белков и экспрессии генов «домашнего хозяйства», роста и размножения клеток, а также с приостановкой репродукции и повышением стрессоустойчивости. Дело в том, что выживаемость потомства в условиях кратковременных неблаго­приятных изменений среды будет минимальной, поэтому более выгодно перераспределить ресурсы на пережидание, чтобы после приступить к размножению. Искусственно вызванные мутации долгожительства влияют на эту программу таким образом, что особи переходят в режим поддержания уже независимо от внеш- несредовых условий.

Идея программы продолжительности жизни во многом напо­минает концепцию гормезиса — стимулирующего действия ма­лых доз факторов, оказывающих губительное воздействие в боль­ших дозах (среди них, например, тяжелые металлы, ионизирую­щая и УФ-радиация, гипергравитация, гиперосмотический шок). По-видимому, возникнув в эволюции для выживания популяции в условиях экстремальных температур и кратковременного голо­дания, молекулярные (БТШ, ферменты репарации ДНК) и кле­точные (временная остановка роста и деления клетки либо апоп­тоз с последующей компенсаторной пролиферацией) механизмы

стрессоустойчивости могут справляться и с другими стрессами (например, с генотоксическими и окислительными эффектами радиации). Они же противостоят спонтанному возрастзависимо- му накоплению повреждений, обусловливающих старение. Ины­ми словами, речь идет о своеобразной перекрестной адаптации. Если такая перекрестная адаптация действительно имеет место, то, к примеру, умеренный температурный стресс или скученность особей на ранних стадиях развития будут вызывать адаптивный ответ на последующее облучение, а радиационный гормезис обу­словлен теми же генами, что и «программа продолжительности жизни» при действии теплового шока. Однако данное предполо­жение требует тщательной экспериментальной проверки.

Программу долгожительства следует отличать от эволюцион­ной теории «запрограммированного старения», которая стала ис­торически первой эволюционной теорией старения. Ее сформу­лировал немецкий биолог XIX века Август Вейсман (Weismann, 1889). Основная идея его теории в том, что старение — по­бочный продукт реализации генетической программы онтоге­неза. Цель такой программированной гибели — освобождение жизненного пространства и ресурсов для молодых поколений. Вейсман предложил биологический механизм для такой програм­мы — ограничение числа делений соматических клеток в отли­чие от неограниченно пролиферирующих герминативных клеток. Межвидовые различия в продолжительности жизни животных он пытался объяснить числом клеточных генераций.

Одним из способов проверки гипотезы запрограммирован­ной смерти является сравнение продолжительности жизни осо­бей вида в естественных и защищенных (домашних, лаборатор­ных) условиях. Если гипотеза верна, то программа старения не позволит сильно различаться естественной длительности жизни, сформированной под давлением хищников, голода, инфекций, и продолжительности жизни в лабораторных условиях. Однако ре­альная картина оказалась совершенно противоположной: продол­жительность жизни в защищенной среде значительно превышает наблюдаемую в природе. Например, зяблик (Fringilla coelebs) до­живает в неволе до 29 лет, тогда как в природе продолжительность его жизни в среднем 1.5 года. Аналогичным образом, отдельные особи серой полевки (Microtus arvalis Pall) в лаборатории дожи­вают до 25 месяцев, однако в природе они в среднем живут 1.2 ме­сяца. У шимпанзе (Pan troglodytes) медианная продолжительность жизни в неволе составляет 23 года для самцов и 30 лет для самок, почти 20 % особей доживают до 50 лет. В естественной среде ме­дианная продолжительность жизни не превышает 8 лет (Gavrilov, Gavrilova, 2002). Второй способ верификации теории запрограм- 20 мированной смерти — изучение зависимости уровня смертности от возраста животного. Если теория верна, то в определенном воз­расте, когда мнимая программа запускается в действие, уровень смертности будет нарастать взрывообразно. На практике зависи­мость уровня смертности от возраста часто плавная и монотон­ная, без критических точек. В предельно старом возрасте уровень смертности даже ниже, чем ожидается в соответствии с монотон­ной моделью Гомпертца (Gavrilov, Gavrilova, 2002).

С эволюционной точки зрения, механизмы терминации едва ли способствуют успеху выживания индивидуума и его потомства. В то же время спонтанные мутации, отменяющие предполагаемую программу, способны привести к быстрому вытеснению из попу­ляции запрограммированных на гибель особей — ведь их конку­ренты за более долгую жизнь будут оставлять большее количество потомства или предоставлять ему длительную родительскую забо­ту (Гаврилов, Гаврилова, 1991; Gavrilov, Gavrilova, 2002).

Приведем здесь еще несколько возражений против концепции программированного старения (Longo et al., 2005): 1) вклад старе­ния в индивидуальную приспособленность полностью негативен; 2) вклад старения в приспособленность на популяционном уровне слишком непрямой и размытый, чтобы быть важным для отбора, поэтому не может рассматриваться как адаптация; 3) старение лег­ко объяснить снижением силы давления отбора с возрастом.

Идея Вейсмана (Weismann, 1885) получила развитие в концеп­ции феноптоза, выдвинутой акад. В. П. Скулачевым (Скулачев, 1999; Longo et al., 2005). Она предполагает специальную програм­му суицида целого организма. В качестве основного механизма феноптоза постулируется апоптоз, в свою очередь запускаемый митоптозом — самоликвидацией митохондрий. Эволюционным механизмом такого суицида может быть родственный (когда орга­низмы стареют и гибнут для пользы родственников) либо груп­повой отбор (гибель для пользы организмов, не связанных родст­венными узами). Теоретически старение может обусловливать стабилизацию популяции, усиление генетического разнообразия, укорочение эффективного цикла генерации и ускорение адапта­ции. Локальное вымирание в результате перенаселения может под­держивать популяционный отбор, достаточно сильный и быст­рый для преодоления индивидуальной цены за программирован­ное старение. Аргументами в пользу данной теории можно считать существование быстро стареющих видов и программ апоптоза у одноклеточных (дрожжей).

В связи с запрограммированностью старения следует вспомнить гипотезу Алексея Бойко (2007). Он обосновывает относительно быстрое старение млекопитающих возникшим у них аро-21

морфозом — развитием «постмитотического мозга» при транс­формации в онтогенезе клеток радиальной глии в звездчатые астроциты после завершения процесссов нейрогенеза. Бойко рас­сматривает старение млекопитающих как генетическую болезнь, преодоление которой возможно путем восстановления радиаль­ной глии. В качестве аргумента он указывает на сохранение ради­альной глии и возможность обновления мозга у птиц, которые стареют медленнее, чем многие млекопитающие. Однако идея о ключевой роли данного ароморфоза в старении млекопитающих вступает в конфликт с фактом существования видов-долгожите- лей среди китообразных, рукокрылых, грызунов (голого слепы­ша) и не объясняет значительных различий в скорости старения рыб, сохраняющих радиальную глию.

Согласно известному выражению выдающиегося генетика XX века Феодосия Добржанского (БоЬгЬашку, 1964), «биология приобретает смысл только в свете эволюции». Эволюционные тео­рии старения заложили прочный фундамент генетики старения и продолжительности жизни. Они обосновали механизмы влияния генов на скорость старения и сделали предсказания, побудившие экспериментаторов к поиску конкретных генов долгожительства, в последние годы увенчавшемуся успехом.

<< | >>
Источник: Москалев А. А.. Старение и гены. — СПб.: Наука,2008. — 358 с.. 2008

Еще по теме Эволюционная генетика старения. Эволюционные взгляды на природу старения:

  1. «СТАРЕНИЕ» КОЛЛАГЕНА - УНИВЕРСАЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ СТАРЕНИЯ СТРУКТУР ОРГАНИЗМА, ИЗМЕНЯЮЩИХ СВОЮ ДЛИНУ.
  2. Гопи Кришна. Кундалини: Эволюционная энергия в человеке. — К,: Ни Центр,2004. — 216 с, — (Серия «Вся жизнь есть йога»)., 2004
  3. Москалев А. А.. Старение и гены. — СПб.: Наука,2008. — 358 с., 2008
  4. Старение организма
  5. 1. Главный виновник старения, или как бороться со стрессом
  6. КАК ПРЕДОТВРАТИТЬ СТАРЕНИЕ КОЖИ ЛИЦА
  7. Глава 5. Внешняя среда и болезни старения
  8. ФИЗИЧЕСКИЕ И ДЫХАТЕЛЬНЫЕ УПРАЖНЕНИЯ, ЗАДЕРЖИВАЮЩИЕ ПРОЦЕССЫ СТАРЕНИЯ
  9. РАСТЯЖЕНИЕ ПРОТИВОДЕЙСТВУЕТ «СТАРЕНИЮ» КОЛЛАГЕНА ОРГАНОВ И РАЗВИТИЮ В НИХ ВОЗРАСТНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ
  10. ДИСБАЛАНС: КОЖНЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ И СТАРЕНИЕВ СВЕТЕ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ МЕЖДУ УМОМ И ТЕЛОМ
  11. Глава 13. Самая универсальная болезнь -- старение: роль внутренних и внешних факторов
  12. ДЫХАТЕЛЬНОЕ УПРАЖНЕНИЕ № 5, НАПРАВЛЕННОЕ НА РАЗВИТИЕ ДЫХАТЕЛЬНЫХ МЫШЦ ЖИВОТА И ТАКЖЕ ПРОТИВОДЕЙСТВУЮЩЕЕ «СТАРЕНИЮ» ОРГАНОВ ГРУДНОЙ, БРЮШНОЙ. И ГАЗОВОЙ ПОЛОСТЕЙ.
  13. Энергия и взгляды
  14. Перемещение взгляда