«Загадка нестареющей медузы»
Как наука замедляет старение
Современная медицина позволяет нам жить дольше, чем когда бы то ни было. Правда, рано или поздно наше тело все равно дряхлеет и становится более уязвимым для болезней. Изобрести таблетку от старения едва ли возможно, но к счастью, науке вполне по силам замедлить этот процесс. В книге «Загадка нестареющей медузы. Секреты природы и достижения науки, которые помогут приблизиться к вечной жизни» (издательство «Манн, Иванов и Фербер»), переведенной на русский язык Аленой Юченковой, молекулярный биолог Никлас Брендборг рассказывает, какие научные открытия могут позволить нашему организму оставаться молодым и здоровым. Предлагаем вам ознакомиться с фрагментом, в котором объясняется, почему ученые считают, что гены не играют значительной роли в продолжительности жизни.
Почему значение генов не стоит преувеличивать
Мы, люди, разительно отличаемся друг от друга. Кто-то интроверт, а кто-то болтает без умолку. Кто-то быстрый, а кто-то не очень. У кого-то голубые глаза, у кого-то зеленые, а у кого-то карие.
Ученые считают, что часть этих признаков определяется наследственностью, а часть — окружением, средой, в которой вырос человек.
Некоторые признаки на 100 процентов врожденные, они заложены у нас в генах, а некоторые — приобретенные, сформированные жизненным опытом. Например, воспитание никак не повлияет на цвет глаз человека, но именно в процессе воспитания усваивается родной язык.
Однако это разделение немного искусственное: многие признаки являются одновременно и наследственными, и приобретенными. Например, личность человека: природой заложены определенные склонности (например, яркий темперамент), но от воспитания и от окружения, в котором вырос человек, зависит, куда приведут эти склонности — к лучшему или к худшему.
Существует несколько способов определить, в какой мере среда и гены влияют на человека.
Это значит, можно определить, чем именно обусловлена та или иная черта — генами (цвет глаз, например), средой (родной язык) или и тем и другим (личность человека).
Один из самых популярных методов — исследование близнецов. Мы пользуемся подарком природы. У однояйцевых близнецов одинаковая ДНК. Генетически они клоны: однояйцевые близнецы происходят из одного сперматозоида, оплодотворившего одну яйцеклетку. Ровно так, как это происходит в обычной ситуации. После оплодотворения клетка, содержащая генетический материал обоих родителей (зигота), начинает делиться, получаются две клетки, потом четыре и так далее. Иногда два первых бластомера не удерживаются вместе, отделяются друг от друга и из каждого из них развивается отдельный человек, как в норме из зиготы. В этом случае у двух эмбрионов абсолютно идентичная ДНК, но из них вырастают два различных человека. Таких людей называют однояйцевыми близнецами, так как они получились из одной яйцеклетки.
У разнояйцевых близнецов, напротив, ДНК разная: они получаются из двух яйцеклеток, каждую из которых оплодотворяет свой сперматозоид. Это значит, что разнояйцевые близнецы генетически связаны друг с другом точно так же, как и обычные братья и сестры.
Это различие между однояйцевыми и разнояйцевыми близнецами используют для того, чтобы определить, какое влияние оказывают гены на ту или иную особенность человека. И те и другие пары близнецов растут в одинаковой среде — у них один дом, одни родители, они одного возраста и так далее. Но степень генетического сходства у них разная: у однояйцевых совпадает вся ДНК, а у разнояйцевых — лишь ее часть. Если генетические клоны — однояйцевые близнецы — по какому-то признаку больше похожи друг на друга, чем разнояйцевые близнецы, значит, этот признак в большей степени зависит от генов.
В одном из самых знаменитых исследований продолжительности жизни близнецов наблюдали за детьми, родившимися между 1870 и 1900 годами.
Исследование показало так называемую наследуемость продолжительности жизни на уровне 0,26 для мужчин и 0,23 для женщин. Другие исследования подтвердили эти результаты: 0,25 среди амишей, 0,15 в штате Юта и 0,33 в Швеции. Точная цифра не имеет большого значения. Важно, что показатель наследуемости довольно низок.
Наследуемость — это своего рода техническое понятие, имеющее смысл для отдельных признаков, которые можно измерить. Смысл этого термина можно объяснить так: показатель 1 означает, что все различия по данному признаку между индивидуумами заложены генетически. Таким образом, если бы наследуемость, например, роста человека была 1, это означало бы, что разница в росте взрослых людей объясняется исключительно разницей их генов. При наследуемости 0 все различия объясняются исключительно разницей в окружении и нисколько не зависят от генов.
Таким образом, показатель наследуемости продолжительности жизни на уровне 0,15–0,33 может означать, что продолжительность жизни преимущественно определяется не генами.
* * *
В знаменитом исследовании Университета Миннесоты изучали близнецов (как однояйцевых, так и разнояйцевых), разлученных при рождении и выросших в разных семьях. Поразительно, что однояйцевые близнецы развивались очень похоже, хотя и выросли в разных местах и не были знакомы друг с другом.
Автор исследования Нэнси Сигал рассказывала о паре близнецов Джеймсе Льюисе и Джиме Спрингере (Есть данные, что обоих братьев звали одинаково — Джимами). Братья впервые встретились, когда им было около сорока лет. А до тех пор их жизни были очень похожи: они регулярно ездили в отпуск в одно и то же место во Флориде, оба грызли ногти, владели светло-голубыми «Шевроле», одинаково страдали головной болью и работали по совместительству в офисе шерифа и в «Макдоналдсе». Один из близнецов назвал своего сына Джеймсом Аланом, а второй — Джеймсом Алланом. Первых жен обоих близнецов звали Линдами, позже оба развелись и женились второй раз на женщинах по имени Бетти.
Разумеется, имя жены не заложено в наших генах, однако жизнь этих братьев доказывает нам, какое значение имеет наследственность.
Подобные исследования близнецов проводятся постоянно, однако ученые разработали и другие хитрые методы изучения вклада генов в обеспечение разнообразия людей.
Очень часто используются огромные базы данных, размещенные в интернете. Возьмем, например, компанию Calico (California Life Company), принадлежащую Google. Совместно с сайтом Ancestry.com, помогающим разыскать родственников на основе теста ДНК, компания сформировала более 100 миллионов генеалогических древ. На основе предоставленной пользователями информации ученые получают колоссальный объем данных о продолжительности жизни в разных семьях. И, разумеется, их можно анализировать.
Большое исследование, проведенное Calico и Ancestry.com, в первую очередь подтвердило показатели наследуемости, установленные предыдущими исследованиями. Гены в значительной мере влияют на многие черты человека, но, очевидно, не на продолжительность жизни.
Во время проведения исследования был обнаружен удивительный факт: у супругов, не являющихся, как правило, генетически связанными, продолжительность жизни совпадает чаще, чем у разнополых детей одних родителей. Это значит, продолжительность жизни зависит не только от унаследованных от родителей генетических факторов, но и от того, с кем вы проживаете свою жизнь.
Мы выбираем себе в супруги похожих на нас людей. Конечно, невозможно заранее знать, сколько проживет супруг или супруга. И все же два человека много лет живут в одном доме, растят одинаковое количество детей в одно и то же время, часто питаются одинаково, вместе отдыхают и вообще имеют одинаковые или похожие бытовые условия. Возможно, какое-то значение имеет и то, что устойчивые пары образуют люди, имеющие много общего, и эти общие черты влияют на продолжительность жизни (например, уровень образования, дохода, отношение к алкоголю или спорту).
Я отклонился от темы разговора, чтобы показать: нам хочется верить в то, что продолжительность жизни заложена генетически, однако на самом деле это не так. Когда ученые убирают из исследования момент выбора похожих на нас людей, наследуемость снижается до уровня 0,1. Таким образом, от генов почти ничего не зависит. И это очень хорошая новость, ведь она означает, что мы сами можем повлиять на то, сколько проживем.
Продолжительность жизни и гены
При изучении влияния генов на продолжительность жизни возникает проблема долгого ожидания. Участники исследований родились совсем в другое время, чем вы или я. И это могло значительно повлиять на результат.
То же самое можно сказать о росте: когда-то среда влияла на рост взрослого человека гораздо сильнее, чем сейчас. Если человек рождался в обеспеченной семье, он получал достаточное количество калорий, ел много мяса, питался разнообразно и так далее. В то же время во многих бедных семьях дети периодически голодали, питались одно образно и часто болели. Сегодня мы все живем лучше, чем самые богатые люди прошлого века, поэтому люди чаще достигают верхнего предела роста, возможного для них генетически.
Вероятно, то же самое произойдет и с продолжительностью жизни: чем больше людей будет иметь доступ к оптимальным для долгой жизни условиям, тем большее значение приобретет генетическая предрасположенность.
Есть и другие признаки того, что именно от нас самих зависит продолжительность нашей жизни. Один из лучших примеров — взаимосвязь между личностью человека и продолжительностью жизни.
Исследователи личности убеждены, что одним из важнейших признаков, определяющих продолжительность жизни человека, является то, что по-английски называется conscientiousness. Можно перевести это понятие «организованность» или «ответственность» — насколько организован человек, как хорошо он умеет планировать свое время, насколько контролирует самого себя. Неудивительно, что именно эти вещи определяют продолжительность жизни: чем лучше развит у человека самоконтроль, чем лучше он организует свою жизнь, тем выше вероятность того, что он придерживается здорового образа жизни. Организованные люди чаще занимаются спортом, едят здоровую пищу, меньше курят, реже употребляют всевозможные вещества и так далее. Очень интересна взаимосвязь между продолжительностью жизни и небольшой тревожностью.
Очень полезно быть немного тревожным, если эта тревожность направлена на свое самочувствие и помогает поддерживать себя в форме.
* * *
Гены не играют большой роли в продолжительности жизни, однако их значение нельзя полностью исключать. Это значит, что все-таки генетике есть чему нас научить: если мы раскроем генетический секрет долгожительства, то, возможно, сможем его повторить.
Гены — это не магия и не судьба. Это всего лишь состав и количество белков в наших клетках. Генетическая мутация (изменение последовательности аминокислот белка, закодированной нуклеотидами ДНК) приводит к тому, что белок меняет свою форму (и от этого может начать работать немного по-другому) либо клетки какого-либо органа в определенный период жизни производят слишком много или слишком мало этого белка. Не более того.
Как только мы выясним, какова генетическая основа долгожительства, ничто не помешает нам изготовить лекарство с подобным эффектом.
Допустим, мы выяснили, что небольшое изменение вымышленного гена Gen1 приводит к снижению производства протеина Gen-1 этим геном.
В то же время мы узнаем, что подобная вариация гена повышает вероятность прожить больше 100 лет. Итак: понижение уровня белка Gen-1 увеличивает продолжительность жизни. Теперь нам остается лишь повторить тот же эффект в искусственных условиях. Для этого можно воспользоваться лекарствами, которые разрушают белок Gen-1 в клетках (или в межклеточном веществе) или замедляют его выработку.
Когда-то ученые надеялись узнать, какие из миллионов мелких генетических отличий между людьми приводят к возникновению различных фенотипических признаков. Но в результате прогресса так называемого генного секвенирования — чтения генов человека — сегодня возможно создание того, что называется полногеномным поиском ассоциаций (GWAS). Именно эти сложно воспринимаемые на слух вычисления лежат в основе исследований.
Саму же концепцию понять несложно: в этих исследованиях изучается масса последовательностей человеческих ДНК и выясняются взаимосвязи между фенотипическими признаками и различиями последовательностей нуклеотидов в ДНК. Например, если существует вариант какого-то гена, всегда присутствующий у голубоглазых датчан, но отсутствующий у кареглазых, этот вариант, возможно, отвечает за голубой цвет глаз. Если мы к этому моменту уже знаем, участвует ли производимый этим геном белок в производстве пигмента или в его распределении в радужной оболочке глаза, мы станем еще умнее.
В реальности все не так просто. Ученые выяснили, что подавляющее большинство наших признаков определяются не одним геном и даже не парой-тройкой генов. А тысячами. Например, рост человека статистически связан с вариантами тысяч генов и у всех людей есть генетические мутации, ассоциирующиеся с более высоким или более низким ростом. Чтобы сказать что-то конкретное о человеке, нужно рассчитать общий эффект. Ученые применяют для этого некоторые статистические инструменты, а результат этих расчетов называется оценкой полигенного риска.
Простой пример. Допустим, мы группа не слишком опытных ученых, которые хотят выяснить, какие гены отвечают за тревогу. Мы составляем GWAS для большого количества людей и выясняем, что различия в уровне тревожности объясняются тысячами различных вариантов генов.
Теперь посмотрим на меня и на вас. Используем очень простую модель: если генетический вариант увеличивает тревожность, будем называть его +1, в обратном случае –1. Складывая тысячи вариантов, я получаю уровень риска +600, то есть у меня высокий риск почувствовать тревогу. Вы же получаете 0. Так что мне, пожалуй, стоит поскорее писать эту книгу. А вы можете прилечь на диван и почитать ее.
Вернемся к настоящим исследователям. К тем, кто разработал оценку полигенного риска для продолжительности жизни и сделал в связи с этим очень важное открытие.
Расположив наблюдаемых на шкале от самого высокого до самого низкого показателя, ученые обнаружили, что между десятью процентами людей на верхушке шкалы и десятью процентами внизу шкалы разница в продолжительности жизни составляет пять лет. Это значит, что, расшифровав гены человека, ученые смогли предсказать, сколько в среднем он проживет.
Это просто удивительно, ведь, как мы выяснили, гены не играют большой роли в продолжительности жизни.
N+1
Портал «Вечная молодость» vechnayamolodost.ru
