8362 subscribers

Может ли наука действительно сделать нас бессмертными?

791 full read
3,4k story viewsUnique page visitors
791 read the story to the endThat's 23% of the total page views
13 minutes — average reading time
Может ли наука действительно сделать нас бессмертными?

Valar morghulis! Все люди смертны. Некоторые утешают себя идеей, что прожили жизнь не напрасно: после них что-то останется, будь то написанная ими книга, произведение искусства, посвященный им параграф в учебнике истории или переданные потомкам гены и традиции. Это в чем-то очень странная позиция, ведь мы можем гордиться и наслаждаться плодами собственных трудов только пока живем и пребываем в здравом уме. Еще одна группа людей смирилась с неизбежной участью и предпочитает не думать на тему смерти вовсе: зачем тратить силы на рассуждения о том, что нам неподвластно? Можно просто наслаждаться жизнью! Такая позиция мне близка, но хотелось бы наслаждаться жизнью как можно дольше.

Кто-то уповает на чудо — существование загробной жизни или реинкарнации, надеется, что мир окажется подобен компьютерной игре, где смерть — лишь шанс начать свой путь сначала, возможно, в роли другого персонажа. Верить в чудеса можно, но этот подход наивен и непродуктивен, несмотря на то, что на эту тему есть масса интересных идей. Так, обсуждая гипотезу о том, что мир вокруг нас — виртуальная реальность, философ Ник Бостром (Nick Bostrom) придумал любопытный аргумент: если предположить, что возможно создание симуляции, неотличимой от жизни (а это несложно представить), то количество потенциальных виртуальных миров куда больше, чем миров настоящих. А значит, с большой вероятностью, мы живем именно в симуляции (на самом деле не очень понятно, как эти вероятности оценить).

С другой стороны, некоторые ученые рассматривают теоретическое предположение о возможном существовании множественных реальных вселенных. На это их подталкивает антропный принцип, объясняющий ряд нетривиальных особенностей окружающей действительности, необходимых для возникновения разумной жизни: «Мы видим Вселенную такой, потому что только в такой Вселенной мог возникнуть наблюдатель — человек». Можно шагнуть дальше и предположить, что «Я вижу Вселенную такой, потому что только в такой Вселенной мог возникнуть Я», и таким образом поставить собственную личность в центр мироздания.

Хью Эверетт и многомировая интерпретация
Хью Эверетт и многомировая интерпретация
Хью Эверетт и многомировая интерпретация

Одной из существующих гипотез множественных вселенных является многомировая интерпретация, предложенная американским физиком Хью Эвереттом (Hugh Everett). В рамках этой гипотезы все множество альтернативных историй реально: все, что могло произойти в прошлом, но не произошло, реализовалось в каком-то другом варианте параллельной вселенной. Многомировая интерпретация позволяет разрешить некоторые кажущиеся парадоксы квантовой механики, такие как парадокс Кота Шредингера.

Дело в том, что согласно современным представлениям в области квантовой механики, распад атома — принципиально случайное событие: в любой момент времени он может распасться или не распасться и нет возможности сказать об этом заранее. В одной из интерпретаций квантовой механики если над ядром атома не производится наблюдение, то его состояние описывается смешением состояний распавшегося и нераспавшегося ядра. Если создать условия, в которых от распада одного ядра зависит жизнь или смерть кота, то получается, что кот может быть одновременно и жив и мертв.

Ясно, что кот должен быть либо живым, либо мёртвым, а значит и атомное ядро должно быть либо распавшимся, либо нераспавшимся – в этом парадокс. В многомировой интерпретации оба состояния кота существуют одновременно. Когда наблюдатель пытается оценить состояние кота, вселенная расщепляется: в одной наблюдатель смотрит на мёртвого кота, а в другой — на живого. То есть многомировая интерпретация пытается примирить детерминизм и существование принципиально случайных событий.

Может ли наука действительно сделать нас бессмертными?

Любопытно, что если в рамках такой концепции взглянуть на мир глазами кота, возникает возможность «квантового бессмертия». Если жизнь наблюдателя зависит от распада атома, то в каждый момент времени возникает вселенная, где атом распался и наблюдатель умер, и вселенная, где атом не распался и наблюдатель выжил. Участник такого эксперимента сможет наблюдать полученные результаты только в тех вселенных, где он выжил, а значит, для него эксперимент сможет продолжаться сколько угодно долго.

Отмечу, что я биолог, а не физик, поэтому прошу снисходительно относиться к моему изложению физических вопросов. Затрагивая тему бессмертия, хочется взглянуть на нее под всеми возможными углами. Ни в коей мере не настаиваю на какой-либо из предложенных идей. Мне кажется, что все это — замечательные игры разума, дающие нам определенные надежды и пищу для размышлений, но все же не помогающие решить проблему старения.

Лишь немногие уделяют внимание возможности продлить молодость и жизнь человека с помощью науки и технологий, хотя проблема старения касается каждого из нас. Хорошая новость заключается в том, что эта проблема, несмотря на свою сложность и нерешенность, носит все-таки исключительно технологический характер. Нет закона физики, которому бы противоречила жизнь длиной в сотни, тысячи или даже миллионы лет. Неограниченная жизнь – не вечный двигатель: пока во вселенной существуют источники энергии для ее поддержания, жизнь может существовать.

Мы знаем, что можно обессмертить отдельные клетки. Мы знаем, что можно создавать клетки с практически любыми генами, функциями и свойствами и заменять ими поврежденные клетки организма. Теоретически ничто не мешает заменять целые органы и ткани: операции по пересадке печени, почек, сердца и других органов успешно проводятся. Клетки нервной системы тоже можно заменять, подсаживая в мозг новые нейроны на замену старым.

Технологический характер проблемы кардинального продления жизни означает, что решение рано или поздно будет найдено. Не сегодня, так через сто, двести или тысячу лет. Темпы, с которыми развиваются технологии, указывают на то, что у нас есть пусть небольшой, но реальный шанс стать очевидцами появления нестареющего поколения. Если решение проблемы старения – вопрос времени, а время зависит от вложенного труда, то, может, нам просто сплотиться всем человечеством, отложить войны и политические разборки, отбросить несущественные драмы нашей жизни и сфокусироваться на решении одной важной для всех нас задачи?

Не обязательно быть ученым, чтобы помочь научно-техническому прогрессу. Образование, медицина, наука — каждый из нас может проследить, чтобы именно эти направления стали престижными и приоритетными в обществе. Не нужно поддерживать тех политиков, которых прежде всего заботят личные амбиции, дележка имущества, интриги и дорогие машины. Можно принести пользу, хотя бы не вставляя палки в колеса научным достижениям и не требуя запретов использования передовых биотехнологий. Добивайтесь того, чтобы в школах больше внимания уделялось преподаванию естественных наук – физики, химии и биологии и меньше – навязыванию религиозной или иной идеологии и прочей ерунде. Нет, не из каждого школьника вырастет специалист, но чем больше будет эрудированных детей, тем больше вероятность того, что кто-то из них совершит великое открытие. Поддерживайте просвещение, высмеивайте невежество – это явление не должно быть нормой нашего общества.

Может ли наука действительно сделать нас бессмертными?

Уже много лет исследователи всего мира ведут борьбу со старением сразу на нескольких фронтах. Сложно сказать, где именно нас ждет успех. Ведутся разработки препаратов геропротекторов, некоторые из которых уже продемонстрировали способность продления жизни грызунов, круглых червей и других животных. Рассматриваются идеи омоложения организма с помощью стволовых клеток, помогающих замещать старые и поврежденные клетки. Есть надежда, что мы научимся запускать регенерацию органов и тканей подобно тому, как ящерица отращивает хвост.

Регенерация не противоречит законам природы, нужно лишь понять механизмы, благодаря которым она происходит. Маленькие фрагменты, размером в одну десятую от размеров тела плоского червя планарии, могут вырасти в целый организм. Саламандры отращивают утраченные конечности. Некоторые кольчатые черви могут отрастить половину тела, если их разрезать пополам. Морские звезды отращивают лучи, а некоторые рыбы обладают способностью восстанавливать поврежденную сердечную мышцу. Сегодня разработаны подходы, стимулирующие регенерацию сердца и конечностей у грызунов.

Некоторые органы можно выращивать и даже печатать с помощью биологических 3D-принтеров. Эта технология, использующая клетки в роли своеобразных «чернил», уже позволила создать несколько тканей, включая кожные покровы, кости (например, мениск колена), ухо, клапаны сердца, трахеи и так далее. Некоторым пациентам уже пересадили органы, сделанные по новым технологиям. В ряде случаев поврежденные органы можно замещать механическими протезами. Рассматриваются варианты выращивания совершенно новых тел, к которым можно было бы подсоединить голову стареющего человека. Последний вариант мне видится наиболее фантастичным, но и это теоретически достижимый результат.

Может ли наука действительно сделать нас бессмертными?

Когда нужно создать новую биотехнологию, ученые, как мы могли убедиться на многочисленных примерах, часто обращаются за подсказками к природе. В основе методов генной инженерии и генной терапии лежат белки и молекулярные механизмы, возникшие у живых организмов (или вирусов) в процессе длительной эволюции. Но существует ли в природе бессмертный организм, у которого мы могли бы подсмотреть секрет долголетия?

Условное бессмертие можно обнаружить не только у некоторых плоских червей, но и у пресноводной гидры. Если отрезать достаточно большой кусок этого кишечнополостного организма, то он может развиться в новую гидру. Более того, гидры успешно размножаются почкованием, когда молодая гидра растет на теле родительской особи, являясь ее частью. Теоретически особь гидры могла бы существовать сколь угодно долго, хотя мы не знаем, сколько она живет в природных условиях.

В детстве мне довелось побывать в национальном парке «Секвойя» в Калифорнии, США. В этом парке растут гигантские деревья, самое крупное из которых имеет высоту 83,8 метра и возраст 2300-2700 лет. Представьте — Юлий Цезарь еще не успел родиться, а это дерево уже росло. Назвали его «Генерал Шерман», в честь генерала Уильяма Шермана (William Sherman), который родился в 1820 году, а умер в 1891. Несмотря на все заслуги генерала в борьбе с рабовладельческими штатами во время американской гражданской войны, не могу не найти иронии в том, что вся его жизнь представляет лишь короткий фрагмент от времени жизни дерева, названного в его честь.

Голый землекоп
Голый землекоп
Голый землекоп

Если говорить не о бессмертии, а о замедлении старения, то наиболее впечатляющим объектом исследований является голый землекоп. Нет, речь идет не о голом человеке с лопатой, а о виде грызунов, живущих колониями под землей. Мыши или крысы живут всего два-три года. Голые землекопы, несмотря на близкое родство с этими грызунами, могут с легкостью прожить более 28 лет. При этом они практически не стареют и не болеют раком. Замедленное старение представителей этого вида выражается в том, что они мало меняются с возрастом и сохраняют репродуктивную функцию почти до самого конца жизни. В 2011 году в журнале Nature вышла статья, посвященная прочитанному геному голого землекопа. Ученые надеялись, что сравнение генов этого вида с генами родственных видов позволит открыть причину их долгой жизни. Были выявлены многочисленные особенности генома этого удивительного грызуна, и хотя однозначных выводов о причинах его долголетия сделать не удалось, у ученых появилась масса гипотез для проведения дальнейших исследований.

Зато изучение голого землекопа позволило выяснить одну из причин его устойчивости к раку. У млекопитающих встречаются разные механизмы, защищающие от возникновения злокачественных опухолей, причем имеющиеся механизмы дополняют друг друга, создавая многочисленные «слои» защиты. Давайте перечислим некоторые из них. Система репарации исправляет в клетках большинство ошибок в молекуле ДНК. Клетки, накапливающие много мутаций, уничтожают себя. Клетки не могут бесконечно делиться, если в них не включится ген теломеразы, достраивающей укорачивающиеся при каждом делении хромосомы. Клетки с некоторыми мутациями уничтожаются иммунной системой. В опухоль плохо прорастают кровеносные сосуды, ограничивая ее рост. Представьте себе сказочного монстра, который находится за дверью, запертой на множество засовов. Пока монстр не сломает все засовы, ему не выбраться наружу.

Один из таких засовов, который мы еще не упоминали, свойственен как клеткам людей, так и клеткам мышей. Клетки чувствуют контакты друг с другом, и когда контактов становится слишком много, запускается механизм, останавливающий дальнейшее клеточное деление[417], зачаток опухоли не может разрастаться дальше. По сравнению с людьми или мышами, у голого землекопа на молекулярном уровне работы его клеток имеется дополнительный механизм остановки клеточного деления, два разных молекулярных каскада, основанных на оценке числа контактов, вместо одного. Это значит, монстру нужно сломать еще один засов, прежде чем землекоп заболеет раком.

Еще одна особенность голых землекопов — сравнительно низкий уровень интенсивности метаболических процессов. Они мало дышат и едят, эффективно расходуют кислород и энергию. Кроме того, голые землекопы являются единственным известным хладнокровным млекопитающим (т.е. не поддерживающим постоянную температуру тела за счет изменения метаболических процессов, происходящих внутри тела). Голые землекопы регулируют температуру тела, перемещаясь из более теплых в более холодные части нор и наоборот. Здесь мы попрощаемся с хладнокровными долгожителями и посмотрим, что мы узнали из опытов на других животных.

В экспериментах на круглых червях, крысах, мышах, рыбах и собаках было показано, что периоды голодания могут способствовать заметному продлению жизни. Впрочем, положительный эффект голодания не удалось обнаружить у близкого родственника человека — макаки, а также у плодовых мушек дрозофил, некоторых пауков и ряда других организмов. Продолжительность жизни домашней мухи Musca domestica, наоборот, уменьшалась в условиях сниженного потребления пищи. Работает ли подобный подход на людях — вопрос до сих пор до конца не решенный ввиду того, что поставить аккуратный эксперимент очень сложно.

Перечисленные различия между упомянутыми видами живых организмов свидетельствуют о том, что связь между количеством употребляемой пищи и продолжительностью жизни несколько более сложная. Возможно, дело не в положительном эффекте самого голодания, а в том, что голодание запускает какие-то биохимические процессы в одних организмах, но не в других.

Одним из механизмов, через который голодание могло бы увеличивать продолжительность жизни, является активизация процесса аутофагии. Обычную сытую клетку можно представить себе как героя «Мертвых душ», Плюшкина, который был очень бережлив и хранил всякое старье: «там на полке есть сухарь из кулича… сухарь-то сверху, чай, поиспортился, так пусть соскоблит его ножом, да крох не бросает, а снесет в курятник». В ходе аутофагии клетка «переваривает» ненужные внутренние компоненты, избавляется от «мусора».

Может ли наука действительно сделать нас бессмертными?

Подобный мусор часто вредит клетке, а его накопление может способствовать старению организма и развитию старческих заболеваний. Аутофагия включается, когда клетка ощущает дефицит питательных веществ. Возможно, секрет предотвращения старческих заболеваний и старения состоит в том, чтобы заставить клетки заниматься аутофагией чаще? Эта гипотеза нашла определенные экспериментальные подтверждения: включение аутофагии позволило увеличить продолжительность жизни некоторых организмов, а ее выключение предотвращало увеличение продолжительности жизни в условиях голодания.

Один из главных путей включения аутофагии у животных идет через подавление работы TOR. Вещества, угнетающие функцию этого белка, представляют интерес как потенциальные средства увеличения продолжительности жизни и предотвращения некоторых заболеваний, связанных с накоплением «мусора» в клетках. К таким заболеваниям относят болезнь Хантингтона (хорея Хантингтона) и болезнь Альцгеймера. Эти заболевания центральной нервной системы сопровождаются накоплением агрегатов белков в клетках. Недавно было показано, что подавление TOR приводит к активации аутофагии у мышей и уменьшает повреждение и гибель нервных клеток. Поскольку работа белка TOR и каскадов биохимических реакций, которые он запускает, часто нарушена в раковых клетках человека, подавление его работы рассматривается как потенциальный механизм борьбы с развитием злокачественных опухолей.

Наиболее известными ингибиторами TOR и, соответственно, активаторами аутофагии являются следующие вещества: кофеин, ресвератрол, метформин, альфа-кетоглутарат и рапамицин. О каждом из этих веществ стоит сказать пару слов. Для начала мы рассмотрим рапамицин, в честь, которого и стоит буква R в названии белка TOR (Target of rapamycin, или мишень рапамицина).

В исследованиях на мышах рапамицин в небольших дозах увеличивал среднюю продолжительность жизни самцов и самок на 11% и 16% соответственно, а в больших дозах на 23% и 26%. Из-за высокой стоимости препарата, рапамицин иногда называют мечтой фармацевта: дорогое лекарство от самого распространенного в мире заболевания – старения, но на практике его чаще используют при трансплантации органов: рапамицин подавляет работу иммунной системы, что снижает риск отторжения. Стоимость препарата стала причиной забавной истории, связанной с его изучением. В первых экспериментах исследователи экономили — чтобы не кормить мышей рапамицином всю жизнь, вещество давали старым мышам. Но даже тогда было достигнуто существенное продление жизни модельных организмов (пусть и более скромное: 9% для самцов и 14% для самок).

Может ли наука действительно сделать нас бессмертными?

Интерес к ингибитору TORа ресвератролу был вызван «французским парадоксом» — низкой смертностью среди французов, употребляющих большое количество красного вина. Положительный эффект ресвератрола на продолжительность жизни был обнаружен в опытах на мышах, но доза ресвератрола, которая использовалась в исследовании (от 5.2 до 22.4 мг на кг массы тела в день) примерно эквивалентна употреблению литра красного вина на килограмм массы тела в день (в красном вине содержится 0,2-5,8 мг/л ресвератрола). Увы, пытаясь продлить жизнь с помощью ресвератрола в красном вине, человек умрет раньше от интоксикации содержащемся в нем этанолом: вино придется пить бочками. Этот факт не отменяет ценность ресвератрола, но не согласуется с идеей, что это вещество может объяснить «французский парадокс». Стоит отметить, что ценность самого ресвератрола как геропротектора, особенно на фоне существования рапамицина и других препаратов, тоже была поставлена под сомнение более поздними опытами.

Как ни странно, еще одно вещество, способное подавлять TOR — этанол. Возможно, это свойство этанола отчасти объясняет положительную ассоциацию между употреблением небольших доз алкоголя и увеличенной продолжительностью жизни, в частности и упомянутый «французский парадокс». К сожалению, большие дозы алкоголя оказывают сильно отрицательный эффект на здоровье за счет токсичности метаболита этанола — ацетальдегида.

Интересно, что в лабораторных экспериментах на круглых червях Caenorhabditis elegans тоже наблюдались положительные эффекты на продолжительность жизни низких концентраций этанола и негативные эффекты высоких концентраций. В среде с 5% этанолом черви жили на 42.9% меньше, а в среде с 2% этанола в среднем на 14.5% дольше. Разумеется, эти цифры нельзя напрямую транслировать на человека: едва ли мы будем жить дольше, если будем постоянно плескаться в легком пиве. А вот пить вино в разумном количестве (не более бокала в день) может быть неплохой идеей для тех, у кого имеется хороший вариант фермента альдегиддегидрогеназы, разрушающего ацетальдегид, и нет генетической предрасположенности к алкоголизму. Но не забывайте, что чрезмерное употребление алкоголя опасно для здоровья.

Может ли наука действительно сделать нас бессмертными?

Метформин — лекарство, используемое для снижения неблагоприятных последствий диабета второго типа (наиболее распространенного варианта диабета, связанного с возникновением у клеток устойчивости к гормону инсулину). Его применение продлевает жизнь круглых червей примерно на 27%, по-видимому, запуская некоторые клеточные механизмы, включающиеся при голодании. В небольшом количестве метформин продлевает жизнь мышей на скромные 4-6%, однако высокая концентрация вещества токсична и приводит к сокращению продолжительности жизни. Иными словами, здесь тоже стоит вопрос о безопасной дозе вещества.

Ингибитор TOR альфа-кетоглутарат увеличивает продолжительность жизни круглого червя Caenorhabditis elegans в 1.5 раза. Это вещество замечательно тем, что оно постоянно синтезируется и метаболизируется в организме любого животного, причем в большом количестве, и, по-видимому, обладает очень низкой токсичностью. В опытах на крысах было показано, что доза альфа-кетоглутарата, при которой у крыс не наблюдается никаких негативных эффектов, составляет 1г на кг массы тела. Мне не удалось обнаружить значений полулетальной дозы этого вещества (сколько его нужно съесть крысам, чтобы половина из них погибла от отравления), но даже доза в 5г на килограмм массы тела не является опасной для жизни этих грызунов.

В отличие от рапамицина, альфа-кетоглутарат является достаточно дешевым и доступным веществом и, по-видимому, не подавляет работу иммунной системы. Исследование, показавшее, что это вещество продлевает жизнь круглым червям, было опубликовано в 2014 году, и опытов на грызунах провести на данный момент не успели. Едва ли мы получим аналогичное увеличение продолжительности жизни на 50% у млекопитающих, но ожидать, что эффект от принятия альфа-кетоглутарата будет сопоставим с эффектом рапамицина (10-15% продления жизни), думаю, можно.

Сегодня альфа-кетоглутарат активно изучается как эффективный антидот от отравлений цианидами, как средство против повреждений клеток в условиях нехватки кислорода и как средство для ускоренной регенерации тканей при ожогах. Он уже имеется в коммерческой продаже, чаще всего в форме креатин альфа-кетоглутарата, орнитин альфа-кетоглутарата или аргинин альфа-кетоглутарата, хотя есть и другие варианты. Но рекламируется он не как средство для продления жизни, а как пищевая добавка для спортсменов, призванная улучшить результаты физических тренировок.

Может ли наука действительно сделать нас бессмертными?

По иронии, я бы не спешил делать выводы о том, выполняет ли альфа-кетоглутарат обещанные функции в области спорта. В одном исследовании, действительно, был обнаружен долгосрочный эффект от тренировок при длительном использовании альфа-кетоглутарата (12г в день, на протяжении 8 недель). В другом исследовании прием препарата не влиял на физические способности человека. Авторы третьего исследования показали, что аргинин альфа-кетоглутарат в краткосрочной перспективе негативно сказывается на мышечной выносливости и усомнились в целесообразности его приема перед тренировками. В четвертом исследовании с помощью орнитин альфа-кетоглутарата пытались нарастить мышечную массу больным ВИЧ и получили одинаковое улучшение в экспериментальной и контрольной (плацебо) группе.

Многие существующие на рынке пищевые добавки с альфа-кетоглутаратом содержат не только альфа-кетоглутарат, но другие вещества. Безопасность некоторых из них находится под вопросом. Были описаны случаи серьезных побочных эффектов, возникших после приема пищевых добавок с альфа-кетоглутаратом определенных производителей. Это не означает, что сам альфа-кетоглутарат опасен для здоровья, но, возможно, стоит подождать пару лет, чтобы ученые убедились в том, что этот препарат действительно продлевает жизнь не только червей, но и грызунов и разобрались с безопасными дозами и формами употребления этого вещества.

Не только ингибиторы TOR продлевают жизнь. В начале книги я писал про ГМ помидоры, богатые антоцианами. Их массовое производство могло бы продлить людям жизнь и предотвратить развитие ряда заболеваний. Напомню, что мышам, которых кормили такими ГМ помидорами, удалось продлить жизнь на 25%, а также, что повышенное употребление антоцианов связывают со сниженным риском возникновения некоторых форм рака, сердечно-сосудистых заболеваний и ожирения. Другие продукты, богатые антоцианами, тоже продлевали жизнь модельных организмов, например, экстракт «фиолетовой» пшеницы продлевал жизнь круглых червей примерно на 10%. Эпидемиологические исследования связывают высокое потребление фруктов и овощей со сниженной смертностью у людей, хотя до конца не ясно, в чем именно заключается причинно-следственная связь.

Еще одно вещество, на которое стоит обратить внимание в связи с продлением жизни — гормон мелатонин, регулирующий суточные ритмы. Его пьют перед сном для лечения бессонницы или для более быстрого привыкания к смене часовых поясов при перелетах. Избыток света мешает образованию мелатонина, который производится, прежде всего, ночью. В одном исследовании пересадка эпифиза – железы, производящей этот гормон, от молодых мышей к старым увеличила продолжительность жизни последних на 12% и замедлила старение.

В большинстве экспериментов на грызунах прием мелатонина продлевал жизнь, в некоторых эффекта не было, но были исследования, где мелатонин, наоборот, сокращал жизнь. Подобные расхождения могут быть связано как с методологическими ошибками исследований, так и с использованием неодинаковых модельных организмов. Хотя однозначных выводов о том полезен ли прием мелатонина и продлевает ли он жизнь, сделать пока не получается, это очень дешевое вещество, поэтому некоторые люди начали ставить не совсем научные эксперименты на себе, и пьют этот гормон. Возможно, систематически изучая этих людей, мы узнаем, как подобная терапия сказывается на здоровье человека (хотя, конечно, методологически это не совсем корректный подход к исследованию — люди принимающие мелатонин могут отличаться по массе других показателей). Лично мне кажется, что здесь, как и во многих других примерах, нужны более тщательные исследования на животных.

Мы видим, что теоретически возможно увеличение продолжительность жизни человека путем изменения диеты и употребления определенных препаратов. Увы, мы не можем ждать, пока будут проведены полноценные клинические испытания подобных веществ на людях. Проблема не только в том, что старение юридически не считается «заболеванием», что затрудняет проверку геропротекторов, но еще и в том, что такие исследования займут десятки лет. За это время мы все успеем постареть, поэтому некоторые отважные люди и идут на риск, испытывают на себе препараты, эффективность и безопасность которых окончательно не доказана.

Генная терапия тоже предлагает определенные подходы к продлению жизни. Как я уже писал, долголетие тесно связано с генами. В лабораториях получены мутантные круглые черви, живущие почти в десять раз дольше обычных! Но можно ли изменить какие-нибудь гены уже взрослого организма, чтобы продлить ему жизнь? В 2012 году в журнале EMBO Molecular Medicine вышла статья о том, что доставка гена теломеразы в клетки мышей с помощью аденовируса существенно продлевает их жизнь. Мыши, получившие генную терапию в возрасте одного года, жили на 24% дольше. Эффект был обнаружен и для старых мышей (в возрасте двух лет) – они жили на 13% дольше. Вирус, который использовался для доставки гена, был широкого профиля, то есть заражал самые разные клетки. Самое удивительное заключалось в том, что данная генная терапия, по утверждению авторов исследования, не привела к увеличению риска раковых заболеваний.

Важно не только долго жить, но и сохранять при этом молодость и возможность вести привычный образ жизни. Генная терапия позволяет лечить некоторые возрастные заболевания, например, эректильную дисфункцию. Считается, что в ряде случаев это заболевание связано с возрастным увеличением количества активных форм кислорода, нарушающих работу кровеносных сосудов и гладкой мускулатуры в эректильной ткани. Еще в 2003 году ученые додумались ввести с помощью аденовируса ген фермента, нейтрализующего активные формы кислорода, и получили замедленное старение полового члена у крыс.

Были предложены и другие подходы, основанные на методах генной терапии, направленные на уменьшение старения иммунной системы, нервной системы, двигательной системы, сердечной мышцы, сосудов и так далее. Во всех случаях удавалось добиться положительных изменений на стареющих грызунах. Оказалось, что можно бороться даже со старческим накоплением лишнего веса. Как и все остальные методы генной терапии, эти подходы пока еще носят экспериментальный характер, но через десять-двадцать лет они, вероятно, войдут в практику и станут доступными многим.

В 2013 году вышла статья в журнале Nature, где была показана возможность увеличения продолжительности жизни мышей на 23% с помощью генной терапии, направленной на изменение работы клеток гипоталамуса. Гипоталамус, вместе с гипофизом — важные отделы мозга, участвующие в гормональной регуляции организма. С возрастом в гипоталамусе начинают активней работать некоторые гены, из-за чего снижается производство гормона гонадолиберина. Этот гормон запускает выработку гонадотропоных гормонов передней доли гипофиза, участвующих в регуляции работы половых желез. С возрастом количество этих гормонов падает, но если это падение остановить (подавив работу упомянутых генов), то можно замедлить старение — утверждают авторы работы.

Еще одно направление, в котором ведутся исследования по продлению жизни – использование стволовых клеток. Наличие функциональных делящихся стволовых клеток является необходимым условием для обновления старых клеток организма, выходящих из строя. Логично предположить, что старение стволовых клеток может быть одной из причин старения организма в целом. В 2011 году в журнале Nature вышла статья, в которой было показано, что пересадка стволовых клеток от молодых мышей старым мышам замедляет старение и продлевает жизнь последних на 16%. Пересадка стволовых клеток от старых мышей аналогичного эффекта не давала.

Откуда взять молодые стволовые клетки? Наиболее универсальные и молодые стволовые клетки — эмбриональные стволовые клетки. Используя такие клетки, китайские ученые в 2006 году смогли ускорить регенерацию поврежденного спинного мозга крысы. Стволовые клетки, помещенные рядом с нервной тканью, превращались в клетки, снабжающие нейроны питательными веществами или изолирующие их отростки. До этого превращение эмбриональных стволовых клеток в различные клетки мозга было предложено как метод лечения различных нейродегенеративных заболеваний, включая болезнь Паркинсона — это новое направление терапии, находящееся сейчас на стадии клинических испытаний.

В том же 2006 году ученые из Калифорнии опубликовали в журнале Nature Biotechnology статью о том, что им удалось придумать способ, превращающий эмбриональные клетки человека в клетки, производящие инсулин и другие гормоны. Надежда была на то, что такие клетки можно будет пересадить больным диабетом первого типа (у которых нарушено производство инсулина из-за гибели клеток, производящих этот гормон) и вылечить их от этого заболевания. Несмотря на определенный прогресс в этой терапевтической области, надежный и безопасный подход к лечению данного заболевания остается за будущим.

Развитие подобных клеточных технологий сталкивается с рядом этических ограничений по использованию стволовых клеток эмбрионов. Еще одна проблема связана с тем, что стволовые клетки, которые мы пересаживаем, не должны вызывать иммунного ответа. Для решения этих проблем предложены подходы терапевтического клонирования. Как и при обычном клонировании, ядро клетки человека помещается в яйцеклетку без ядра. Полученная клетка делится в пробирке и служит источником эмбриональных стволовых клеток.

Наряду с терапевтическим клонированием в последнее время развиваются и другие методы получения эмбриональных стволовых клеток. К ним относятся разработки, связанные с «репрограммированием» клеток. В 2006 году в журнале Cell вышла статья японских ученых Казутоши Такахаси (Kazutoshi Takahashi) и Синья Яманака (Shinya Yamanaka), которая с тех пор набрала более 12000 цитирований. Исследователи показали, что можно превратить обычную клетку соединительной ткани в стволовую с помощью генной терапии. Было достаточно ввести в клетки четыре гена, которые, по-видимому, выключены в клетках соединительной ткани. Переносимые стволовые клетки можно улучшать с помощью генной инженерии (например, устранять в них какие-то наследственные дефекты).

Еще один подход для получения совместимых для трансплантации стволовых клеток — брать у развивающегося зародыша эмбриональную клетку «про запас», примерно как это делают при генетической диагностике в сочетании с искусственным оплодотворением. Это не поможет тем, кто уже родился, но может помочь следующим поколениям. Когда ребенок родится, у него будет культура собственных эмбриональных клеток, которые можно будет при необходимости использовать в терапевтических целях в более позднем возрасте.

Некоторые стволовые клетки можно получать из пуповинной крови. Как и в предыдущем случае, это не столько поможет взрослым, сколько может помочь новорожденным детям в их последующей жизни. Здесь нужно сделать ряд оговорок. Кроветворные клетки из пуповинной крови отличаются от эмбриональных стволовых клеток: из них может получаться лишь ограниченный набор типов клеток. Показана возможность использования таких клеток при лечении некоторых заболеваний (лейкемия, лимфома, некоторые наследственные заболевания – помните мы обсуждали генную терапию с использованием клеток пациента?). Определенный успех получен в исследованиях по лечению других заболеваний (например, диабета первого типа и некоторых других аутоиммунных заболеваний, например любимой доктором Хаусом красной волчанки, повреждений спинного мозга и некоторых других).

Стволовые клетки
Стволовые клетки
Стволовые клетки

Существуют банки пуповинной крови, предлагающие сохранить стволовые клетки пуповины, но учитывая высокую стоимость хранения этих клеток, это не всегда выгодное предложение. Возможность того, что клетки помогут вылечить ребенка или продлить ему жизнь имеется, но она довольно призрачная. Кроме того, можно ожидать, что со временем (пока ребенок повзрослеет) появятся другие способы получения стволовых клеток. Практический совет такой: если стоимость данной услуги не вызывает вопросов «стоит ли ее делать» — делайте, может пригодиться. Если же возникает ощущение, что это дорого — лучше потратить деньги на что-то более полезное. Есть масса лекарств и медицинских процедур, которые пригодятся с большей вероятностью и тоже потребуют финансовых вложений.

Стволовые клетки, как я уже писал, могут быть использованы для создания целых органов, в том числе и с использованием 3D печати. Это замечательная технология, про которую я не пишу подробно лишь по той причине, что мне сложно передать в должной мере ее значимость. Мы берем клетки и печатаем из них орган! Что к этому еще добавить? Но наиболее фантастичный случай терапевтического клонирования — выращивание тела, лишенного центральной нервной системы, для последующей пересадки в него мозга стареющего человека.

Хотя опытов по пересадке мозга человека или выращивания безголовых человеческих тел на ближайшее время не запланировано, некоторые ученые рассматривают возможность в скором времени научиться пересаживать человеческую голову на тело донора (мозг которого погиб в результате травмы или какого-то заболевания). В каком-то смысле это правильней называть «пересадкой тела на свежую голову».

Может ли наука действительно сделать нас бессмертными?

Пытки отделить голову от тела с сохранением работы мозга начались еще в начале прошлого века. В 1928 году советский ученый Сергей Брюхоненко, разработавший аппарат искусственного кровообращения, смог сохранить отрезанную голову собаки в сознательном состоянии на системе искусственного жизнеобеспечения. В 1954 году советский трансплантолог Владимир Демихов пришил голову щенка к спине взрослой собаки, получив двухголового пса. В 1973 году американский нейрохирург Роберт Уайт (Robert White) в течение двух суток сохранял живым изолированный мозг обезьяны, а в 1979 году смог перенести голову одной обезьяны на тело другой. Пересаженная голова не могла управлять новым телом, но иннервация мышц головы сохранилась. Обезьяна даже укусила ученого. Восстановление иннервации тела — одна из самых существенных проблем такой операции, но не единственная. Давайте рассмотрим, с какими препятствиями столкнется на своем пути врач, желающий осуществить такую операцию на человеке и можно ли их преодолеть.

Начнем с простого: при пересадке любых органов существует риск отторжения со стороны иммунной системы. Используя генетические тесты, можно подобрать донора таким образом, чтобы минимизировать этот риск. Кроме того существуют препараты, подавляющие действие иммунной системы и увеличивающие вероятность успешной трансплантации. Известна масса примеров успешных пересадок сердца, печени, руки, челюсти и даже лица. Таким образом, проблема отторжения легко преодолевается.

Не погибнет ли во время операции мозг? Клетки мозга чувствительны к нехватке кислорода. Через пять — десять минут после остановки кровотока мозг может необратимо повредиться или умереть. По-видимому, эту проблему тоже можно обойти: опыты на собаках показали, что если мозг охладить до температуры около десяти градусов, его клетки могут прожить около 1.5 часов без серьезных последствий.

Сможет ли человек дышать после операции? Дыхательный центр находится в продолговатом мозге, поэтому при отделении головы от донорского тела дыхание остановится, а значит, телу потребуется подключение к дыхательному аппарату. Присоединение другой головы не гарантирует, что тело когда-нибудь начнет самостоятельно дышать, и это существенный недостаток подобной операции.

Сможет ли пересаженный мозг управлять новым телом? Ранее ученым удавалось пересаживать участки эмбрионального мозга от одного вида птиц другому виду, меняя их поведение. После пересадки руки, со временем периферические отростки нервных клеток прорастают в нее, и она обретает чувствительность и способность двигаться. Эти эксперименты говорят о том, что у нервной системы есть определенный потенциал для срастания и восстановления, однако налаживание связи между спинным и головным мозгом от двух разных людей представляется проблематичным.

Когда актер Кристофер Рив (Christopher Reeve), игравший супермена, упал с лошади и сломал позвоночник, он утратил способность управлять мышцами ниже шеи. Медицина так и не смогла восстановить соединение между головным и спинным мозгом актера, а ведь это были части тела одного человека, а не двух разных людей. С другой стороны, характер повреждения спинного мозга во время аккуратной хирургической операции может быть совсем иным — вместо грубой травмы будет аккуратный и ровный разрез ножом. Но насколько это облегчит восстановление иннервации до сих пор непонятно.

Некоторые исследования показывают, что необратимое повреждение спинного мозга происходит не сразу после травмы, а через некоторое время. Если операцию проводить быстро, то шансы на успех могут вырасти. Кроме того, появились предварительные эксперименты на крысах, показывающие, что вещество полиэтилен гликоль позволяет некоторым нервным волокнам прорасти через зону перерезки спинного мозга.

Несмотря на вышеупомянутые ухищрения, едва ли при соединении головного и спинного мозга восстановятся все нервные связи. Есть надежда, что если прорастет хотя бы небольшая доля нервных отростков, этого может быть достаточно для простой локомоции, такой как ходьба. Еще в шестидесятых годах ученые из НИИ Физико-Химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ и Института проблемы передачи информации РАН открыли локомоторный центр в мозге и показали, что головной мозг не управляет каждым отдельным моторным нейроном спинного мозга, а активирует уже заложенные в нем нейронные сети. Это можно сравнить с автомобильным управлением: вы не управляете каждым цилиндром, а просто жмете на газ.

Складывается следующее впечатление: на современном уровне развития технологий пересадка тела к голове возможна, но восстановление нервных соединений маловероятно. На животных успешных операций подобного типа пока не проводилось. Отдельно стоит рассмотреть пересадку не только головного, но и спинного мозга с выходящими из него нервами. Такая операция, несомненно, будет технически сложней, но зато регенерация периферических нервов у людей вполне осуществима, как показывает успешный опыт пересадки рук и других конечностей.

Мне кажется, что если мы захотим шагнуть дальше в попытке помочь умирающим или парализованным людям, нам придется обратиться за помощью к кибернетике. Конечно, заманчивая идея, что сознание человека удастся пересадить в компьютер (как это было сделано в фильме «Робот по имени Чарли»), по-видимому, еще далека от воплощения, но определенные успехи в попытках совместить человека с электронными и механическими устройствами, помогающими восполнить некоторые утраченные функции или расширить возможности нашего тела, уже достигнуты.

Может ли наука действительно сделать нас бессмертными?

В 2015 году в журнале Science вышла статья, в которой было показано, что можно частично восстановить моторную активность мышей с поврежденным спинным мозгом с помощью электронного устройства-посредника, передающего сигналы от головного мозга на спинной. Сейчас активно разрабатываются механические протезы и устройства, которыми можно управлять напрямую сигналами головного мозга. Это значит, что даже если человек не может управлять телом, используя спинной мозг, есть надежда, что он не будет обречен на пассивную жизнь.

Современные технологии могут заменить нам и некоторые органы чувств. В 2010 году молодая художница Эмили Госье (Emilie Gossiaux) была сбита автомобилем. В результате травмы оптического нерва она утратила зрение. Сегодня девушка снова может видеть, но уже не с помощью глаз. Технология называется BrainPort — это очки с камерой, визуальный сигнал от которой поступает на специальное устройство, расположенное на языке. Со временем слепые люди привыкают к устройству и учатся превращать покалывания языка в зрительный образ. Конечно, это не полноценное зрение, но Эмили может не только ориентироваться в пространстве, но даже рисовать.

Станислав Лем называет расширение возможностей человека с помощью технологий автоэволюцией. Определенная критика данного подхода встречается в его фантастическом произведении «Осмотр на месте». Вот что говорит один из персонажей о последствиях злоупотребления автоэволюцией и связанных с ней парадоксах:

«Каждый хотел бы, чтобы у него был красивый и умный ребенок. Но никто не желает, чтобы его ребенком была умная и прекрасная цифровая машина, пусть даже она будет в сто раз умнее и здоровее живого ребенка. Между тем программа автоэволюции — это скользкая покатая плоскость без ограничителей, ведущая в пропасть нонсенсов. На первой стадии эта программа скромна — она ставит целью всего лишь устранение генов, снижающих жизнестойкость, служащих причиной увечий, наследственных изъянов и т.д. Но такое усовершенствование не может остановиться в однажды достигнутой точке: даже самые здоровые заболевают, даже самые умные на старости лет впадают в маразм. Ценой, которую придется заплатить за устранение и этих изъянов, будет постепенный отход от природного, сформировавшегося эволюционно плана устройства организма. Тут в автоэволюционной деятельности появляется парадокс лысого. Выпадение одного волоса еще не означает появления лысины, и нельзя сказать, сколько волос должно выпасть, чтобы она появилась. Замена одного гена другим не превращает ребенка в существо иного вида, но нельзя указать, где, в какой момент возникает новый вид.

Дальнейшие шаги ведут к появлению существа, устроенного, может быть, куда гармоничнее, гораздо лучше переносящего удары и беды, чем человек или энцианин, гораздо более всестороннего, разумного, ловкого, долговечного, а в пределе — даже бессмертного благодаря периодической замене сработавшихся органов, включая органы восприятия, существа, которому нипочем любая среда, любые убийственные для нас условия, которое не боится ни рака, ни голода, ни увечья, ни старческого увядания, потому что совсем не стареет; словом, это будет существо, усовершенствованное до предела благодаря перестройке всего материала наследственности и всего организма, — с одной единственной оговоркой: на человека оно будет похоже не больше, чем цифровая машина или трактор».

Может ли наука действительно сделать нас бессмертными?

Цитируя столь выдающегося футуролога и фантаста, я не могу оставаться в рамках современной науки, как я пытался делать на протяжении всей книги. Нам стоит посмотреть и на прошлое, и на современное положение вещей и даже заглянуть в будущее. Если говорить о прошлом, то мы сами — наследники одноклеточных форм жизни. Нас и наших предков, живших миллионы лет назад, разделяет колоссальная пропасть. Безусловно, мы и они — совершенно разные виды.

Настоящее показывает, что принадлежность к нашему виду недостаточна, чтобы заслуживать любви и уважения. Взгляните на религиозных фанатиков Исламского Государства, отрезающих людям головы. Лично мне стыдно, что они являются представителями моего вида, с генами, похожими на мои. Без малейших сомнений я бы предпочел предать планету машинам или карликовым шимпанзе, чем этим обезумевшим существам.

Что касается усыновления цифровых машин, так многие люди и без того радостно этим занимаются! Люди усыновляют не только машины, но и идеи, делая их смыслом собственной жизни. Одни оставляют после себя лишь детей, другие предпочитают оставить книги, фильмы и новые технологии, причем последнюю группу людей мы уважаем и ценим куда больше, чем тех, кто может похвастаться лишь собственной плодовитостью.

Заглянем в будущее и предположим, что для продления нашей жизни, действительно, придется использовать роботизированные протезы, модифицировать некоторые гены, заменять органы на искусственные, напечатанные на 3D-принтерах. Возможно, что при этом мы утратим часть своей человечности. Но неужели телесная оболочка имеет столь большое значение? Мы охотно играем в компьютерные игры, где управляем двухмерными или трехмерными аватарами, причем некоторые люди так погружаются в виртуальные вселенные, что перестают проявлять к своей телесной оболочке всяческий интерес, лишь сетуя на те неудобства, которые доставляют им базовые биологические потребности организма.

Да и ради чего вся эта борьба за сохранение неизменности оболочки? Не стоит ожидать, что, если люди откажутся от технологий, они законсервируются и перестанут меняться. Существа, которые будут жить на этой планете через десять миллионов лет, в любом случае будут лишь отдаленно напоминать современных людей, как мы лишь отдаленно напоминаем первых млекопитающих или первых одноклеточных, потомками которых мы являемся. Но долгосрочная перспектива не имеет значения ни для кого из нас, если мы умрем, а это неизбежная судьба каждого из нас без развития технологий.

Американский физик и программист из Гарварда и Массачусетского технологического института Алекс Висснер-Гросс (Alex Wissner-Gross) и его соавтор предложили необычное определение интеллекта в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters. Интеллект направлен на максимизацию свободы действий в будущем или, если говорить более сложными словами, на максимизацию производства энтропии (меры неупорядоченности системы) в некоторой долгосрочной перспективе.

Позволю себе следующее развитие этой идеи: наука и технологический прогресс — это постоянное расширение наших возможностей влиять на окружающую среду и на нашу собственную жизнь. Сегодня, если бы мы захотели, то, используя имеющийся ядерный потенциал, мы могли бы уничтожить почти всю жизнь на планете. А вместо этого мы можем разрешить жизни развиваться дальше. Разумный человек не только никогда не допустит необратимой ядерной катастрофы (ведь обратного пути уже не будет), но и не откажется от технологий, позволяющей ему изменить направление истории.

Может ли наука действительно сделать нас бессмертными?

Пока человек жив, он всегда может выбрать смерть, но если человек умер, его уже не вернуть к жизни. Поэтому стремление к долголетию является, безусловно, стремлением разумным. Но даже такое поведение как защита исчезающих животных, создание Красной книги и заповедников кажется абсолютно естественным для существа, наделенного интеллектом: разнообразие видов нужно поддерживать, ведь избавиться от лишних видов мы всегда успеем.

Сама эволюция направлена на создание разнообразия форм живых организмов, занимающих всевозможные экологические ниши. Даже если условия жизни на Земле сильно изменятся в результате падения астероида или иной планетарной катастрофы, высока вероятность того, что из миллионов видов найдутся те, кто окажутся приспособленными и не вымрут. Жизнь продолжится и в этом смысле сама жизнь «разумна».

Люди, которые выступают против науки и технологического прогресса, принципиальные противники генной инженерии, вакцин, ядерной энергетики и синтетической биологии, по моим субъективным ощущениям нередко становятся жертвами слепого подчинения надуманным авторитетам. К счастью, исследования показывают, что люди с каждым поколением становятся все умнее и умнее (это явление даже получило название — эффект Флинна), а значит, общественное принятие новых технологий, будь то клонирование или использование роботизированных бионических протезов — лишь вопрос времени.

В своем блоге я делюсь различными научными выводами, доказательствами и примерами интересных биотехнологических и биоинженерных исследований. Если вам интересно — подписывайтесь на мой канал.