Теория 1: старение по ошибке

Химические реакции обмена веществ, происходящие в клетке, не стопроцентно точны. Из-за этой неточности клетки могут совершать "ошибки" при образовании новых молекул ДНК, РНК или белков. Загрязняющие химические вещества (выхлопные газы, фабричный дым, дым сигарет и т. д.) в воздухе, пище или воде, которые мы усваиваем, также могут поражать молекулы ДНК, РНК и белков. В нашем организме существуют тонкие механизмы восстановления (репарации), состоящие из набора ферментов, которые способны распознавать эти поврежденные и неполноценные молекулы и либо разрушать их, либо "ремонтировать". Но даже эти "ремонтные системы" несовершенны и относительно небольшие ошибки могут ускользнуть из-под их контроля.

Многие геронтологи считают, что старение - результат накопления таких неисправленных ошибок. По словам Хейфлика, "потеря точной или надежной [[контролирующей] информации происходит из-за накопления случайных воздействий, повреждающих жизненно важные молекулы ДНК, РНК и белков. Когда достигается пороговая величина такого рода "поражений", "повреждений", "погрешностей" или "ошибок", нормальные биологические процессы прекращаются и возрастные изменения становятся очевидными. Истинная природа ущерба, наносимого жизненно важным молекулам, пока неизвестна, но известен сам факт его проявления".

Некоторые геронтологи, и среди них Ф. Маррот Сайнекс из Медицинской школы Бостонского университета, полагают, что ключевым моментом в старении являются ошибки в ДНК. Необратимые изменения в химической структуре длинных, образующих ДНК цепочек атомов получили название мутаций. По Сайнексу, мутации - это изменения в информации, зашифрованной в структуре ДНК, которая контролирует функционирование клетки. Мутации могут возникать в результате неисправленных ошибок при образовании новой ДНК, в результате ошибок в процессе восстановления или из-за повреждения ДНК загрязняющими химическими веществами. Мутации в ДНК клетки могут привести к тому, что клетка начнет синтезировать измененную РНК, а это в свою очередь приведет к синтезу измененных белков - ферментов. Видоизмененный фермент может работать хуже нормального, а то и вовсе не работать. В итоге реакции обмена веществ, в которых участвует такой дефектный фермент, могут прекратиться, и клетка перестанет выполнять свои функции или даже погибнет.

Теория старения в результате накопления мутаций впервые была выдвинута в 1954 г. физиком Лео Сцилардом^*, который пришел к этому выводу, наблюдая за действием радиации на людей и животных, сокращавшим их жизнь. Радиация вызывает множественные мутации ДНК, а также ускоряет появление таких признаков старения, как седина или раковые опухоли. Из этого Сцилард сделал вывод, что именно мутации являются причиной старения людей и животных. И хотя он не сумел объяснить, каким образом мутации возникают у людей и животных, не подвергавшихся облучению, по его мнению, они, возможно, есть не что иное, как результат естественных повреждений клеток.

^* (Правильнее Силардом. - Прим. ред.)

Некоторые современные геронтологи, в частности д-р Говард Кёртис из Брукхейвенской национальной лаборатории в Нью-Йорке, разделяют точку зрения Сциларда и также считают, что старение вызывается накоплением в течение жизни неисправленных мутаций, разрушающих функциональные потенции клетки. Кёртис полагает, что старение, вызванное мутациями, можно предотвратить или по крайней мере замедлить, исправляя посредством генной инженерии те процессы в клетках тела, которые обусловливают репарацию (ремонт) ДНК.

По мысли некоторых ученых, обусловленное мутациями ДНК старение не так серьезно, как старение, вызванное неисправленными повреждениями РНК, белков и ферментов. Д-р Лесли Оргел из Института Солка в Ла-Хойе (Калифорния) предположил, что ошибки в синтезе РНК и белков приводят к старению клеток в результате, как он это назвал, "катастрофы ошибок". Каждая молекула РНК, считанная с ДНК, ответственна за синтез множества копий определенного фермента; РНК служит "матрицей", с которой делается множество идентичных копий молекулы белка. Следовательно, при дефектной РНК каждая белковая молекула, сходящая с "конвейера", будет так же дефектна и не сможет эффективно участвовать в реакциях обмена веществ. Кроме того, некоторые ферменты участвуют в производстве белков на базе "матричной" РНК, а другие осуществляют синтез РНК на матрице ДНК. Значит, если ошибка вкралась в структуру РНК или белка, она будет производить все более ущербные "матрицы", что и приведет к кумулятивному эффекту - лавинообразному накоплению ошибок и к последней катастрофе - смерти.

Ученые обнаружили, что действие ферментов из культуры старых человеческих клеток ненормально: 25 % таких ферментов дефектны, что служит подтверждением теории "катастрофы ошибок" Оргела. И хотя это еще не окончательное доказательство, можно надеяться, что попытки предотвратить старение, вызванное накоплением ошибок, окажутся успешными. Возможно, понадобится устранять не первичную ошибку на молекулярном уровне, а лишь ее последствия. Один из способов замедления аккумуляции ошибок, который предлагает Алекс Комфорт, заключается в некотором замедлении скорости процессов обмена веществ в клетках, что уменьшает вероятность возникновения ошибки. Этого можно добиться путем понижения температуры тела; как подтвердили опыты, жизнь низших животных - рыб и черепах - действительно от этого удлиняется. Пользуясь разрабатываемыми сейчас методами, в частности теми, что были рассмотрены в предыдущей главе, мы сможем понизить и температуру собственного тела.