Наука | Научпоп

Но при этом, если этнографам надо посмотреть, как функционирует охотничий лук – или как охотятся с копьём, то надо отправляться к эскимосам. Правда, современные эскимосы живут в больших городах, а на охоту ездят на снегоходах, с рациями и ружьями… А если интересно, как охотятся в саванне – надо ехать к бушменам или хадза. Потому что они до сих пор охотятся с луком – пусть наконечники у их стрел уже металлические, да и ходят они не босиком, а в тапочках. Зато телефонов и кока-колы у бушменов и хадза, вероятно, нет.

Изучая такие народы, этнографы сталкиваются с «проблемой чёрного ящика». Пока все эти папуасы живут как в палеолите – изучать их крайне трудно. Потому что это может быть просто опасно! А как только учёные до этих ребят добираются и начинают изучать, без страха быть зажаренными, племена уже перестают быть «первобытными». И изучать становится нечего. Беда, в общем.

При этом, повторю, отдельные элементы «первобытных» народов отражают прошлое. В принципе, и у нас есть всякая обрядность, которая идёт из палеолита".

Продукт энергетики

Полимеры — это соединения с длинными молекулами, состоящие из «кирпичиков» — мономеров. У акрилов в роли «кирпичиков» выступают акриловая и метакриловая кислоты — бесцветные жидкости с резким запахом. Акриловую кислоту чаще получают окислением пропилена — побочного продукта нефтепереработки, который образуется при крекинге.

Метакриловую кислоту обычно получают окислением углеводорода изобутилена (в промышленных масштабах его несложно выделить из побочных продуктов производства бензина) до полимера метакролеина, а затем окисляют и его. Существует альтернативный способ — сернокислое окисление органического вещества ацетонциангидрина. Его получают из ацетона, который, в свою очередь, можно произвести из пропилена или бензола — обычных продуктов нефтепереработки.

Остается лишь соединить «кирпичики» в единое целое — полимеризовать. Обе кислоты легко образуют цепочки полимеров. Также полимеризуются многие производные этих кислот — например, метилметакрилат, служащий основой для производства оргстекла, или акриламид, полимер которого добавляют в качестве стабилизатора в буровые жидкости.

Путь к славе

Акриловая и метакриловая кислоты были получены в XIX веке, а в 1877–1880 годах химик Вильгельм Рудольф Фиттиг открыл процесс полимеризации метакриловой кислоты. Однако коммерческая слава пришла к акрилу не сразу: поначалу ученым удавалось синтезировать лишь вязкие студенистые материалы, похожие на очень густой кисель. Где их можно было применить, никто не знал.

Лишь 1901 году химик Отто Рем опубликовал докторскую диссертацию о разнообразии продуктов полимеризации акриловой кислоты. Изучая полимеризацию эфиров метакриловой кислоты, Рем создал бесцветный прозрачный материал с характеристиками «между прочным гибким стеклом и жесткой резиной» — прототип оргстекла. Вдохновленный успехами, Рем объединился с банкиром Отто Хаасом, чтобы в 1907 году основать в Германии химическую компанию Röhm&Haas.

Действуя как предприниматель, а не как химик, Рем стремился к созданию материалов, востребованных на рынке. Это приводило к серьезным ошибкам. Например, в 1912 году фирма получила патент на «способ изготовления продукта со свойствами вулканизированной резины», однако идея провалилась: в отличие от каучука, акриловые полимеры не вулканизировались серой из-за своего химического строения. Похоже, негативный опыт пошел впрок: Рем начал привлекать к работе других химиков. Благодаря их исследованиям были разработаны новые способы получения «кирпичиков» акриловых полимеров.

Дальнейшее развитие акриловых полимеров затормозилось на долгие годы: сказывались желание компании сохранить свои разработки в секрете и непростая экономическая ситуация в Германии 1920-х годов. Тем не менее, к 1930-м на рынке появились гибкие акриловые полимеры, которые стали использовать для электроизоляции, и твердые вещества, которые можно было применять как ударопрочную и легкую замену стеклу. В 1940–1950-х акриловые полимеры добрались и до текстильной промышленности — появились акриловые волокна.

От гардероба до химической лаборатории

Сегодня акриловые полимеры встречаются повсюду: оргстекло можно обнаружить в химической лаборатории (из него делают линзы микроскопов, колбы, подставки, пробирки) и на заводе по производству автостекол (стекла в автомобиле — тоже органические). Из акриловых полимеров делают шумозащитные экраны для оживленных магистралей и торговые павильоны. Даже рекламные вывески и светящиеся таблички «Выход» в общественных пространствах не обходятся без этого материала — легкого, прочного, долговечного.

Из акрилового волокна, которое называют искусственной шерстью, изготавливают одежду: нарядные костюмы, уютные свитеры, теплые шарфы. Акриловой тканью обиты сиденья в автобусах и домашняя мягкая мебель. Подходит она и для изготовления детских игрушек, спецодежды, защитных чехлов — свойства ткани зависят от соотношения компонентов в составе и строения волокон. Так, если «разбавить» акрилом кашемир, одежда будет лучше держать форму и станет менее прихотливой в уходе. Если же в акрил добавить немного хлопка, ткань будет лучше впитывать влагу.

Акриловые краски появились в 1930-х, но известность завоевали к концу 1940-х — среди промышленников и художников. Яркие и быстросохнущие, в отличие от традиционных масляных, акриловые краски не боятся влаги, солнечных лучей, трещин и держатся практически на любой поверхности. В зависимости от добавок краски могут быть плотными и вязкими, как гуашь, или текучими, как акварель, переливаться на свету радугой или флуоресцировать под ультрафиолетовой лампой.

Во многих квартирах стоят акриловые ванны. Их делают из термопластов — термопластичных акриловых полимеров, которые при нагревании расплавляются до мягкого или жидкого состояния, а затем застывают, приобретая первоначальные свойства. Акриловые лаки, клеи, герметики, грунтовки и шпатлевки отличаются от аналогов стойкостью к механическим повреждениям и выцветанию и отсутствием неприятного запаха при нанесении.

Материалы из акрила ценят за долговечность и легкость, а благодаря нефтехимической промышленности — главному источнику сырья для производства акрила — такие полимеры еще и сравнительно дешевы, так что найти их можно и в геле для ногтей, и в искусственном камне для ландшафтного дизайна, и даже в медицинских протезах.

Оригинал статьи и другие материалы читайте на сайте журнала Энергия+:
https://e-plus.media/vse-publikatsii/

Ещё в подзаголовке статьи есть уточнение, что технология, по которой созданы новые кролики, “принципиально отличается от создания ГМО”. Далее идёт противопоставление, что, вот, есть ГМО (генетически-модифицированные организмы), которые критикуются и содержат чужеродные гены, а это “генно-отредактированные организмы” (ГОО). И это другое. Здесь я приведу отрывок из заметки, претендующий на объяснение разницы:

“Генно-отредактированный организм принципиально отличается от модифицированного трансгенного с точки зрения технологии изменений. Во втором случае в геном животного добавляют новый ген, который бы не мог появиться там сам в естественных условиях, например, при скрещивании. И плюс к этому, чтобы его доставить, используется участок вирусного генома. В организм попадают сразу два чужеродных генетических материала, так еще и встраиваются они в случайное место в геноме, что может нарушить слаженное взаимодействие других генетических конструкций в нем. По этим причинам у трансгенной технологии есть противники. А вот генное редактирование использует только родной генетический материал: в организм не вводят никаких чужеродных генов, а изменяют те, что уже есть, чтобы получить нужные результаты”.

Когда-то давно я размышлял на тему ребрендинга термина ГМО. Очевидно, что исходный термин оказался неудачным и вызывает у людей неприятные ассоциации. Можно придумать другое слово, тогда и противников будет поменьше. В качестве шутки я даже предлагал ввести термин БОНГи вместе с их обязательной маркировкой. БОНГ – это биологический организм с неизвестными генами. Ирония была в том, что как раз генные инженеры обычно знают, какие гены и куда они встраивают, а вот при селекции или обычном скрещивании как раз получаются организмы с неведанными генетическими комбинациями, в детали которых обычно никто не вдаётся. Не может же природа создать ничего плохого (сарказм).

Но, если честно, идея с ребрендингом ГМО мне никогда не нравилась. Потому что, вместо того, чтобы бороться с надуманными фобиями и объяснять общественности молекулярную биологию с генетикой, мы как бы прогибаемся и говорим: “Да-да, вы правы, ГМО – это плохо, но вот вам совершенно другая технология”. Есть в этом и элемент манипуляции и поощрения иррациональности. Именно поэтому у меня так пригорело от приведенного выше отрывка про разницу между ГМО и ГОО.

Во-первых, с помощью современных технологий генетического редактирования вроде CRISPR/Cas9 и не только мы умеем создавать трансгенные организмы, у которых вставка “чужеродного” гена будет находиться в строго определённом месте. Встраивать в случайное место генома совершенно не обязательно. Хотя и это никогда не было настолько большой проблемой: даже если бы вставка была в случайном месте, ничто не мешает узнать, где именно она произошла и отобрать те особи, где она ничего важного не поломала. Благо, у млекопитающих важные гены составляют лишь малую часть генома.

Во-вторых, о добавлении нового “чужеродного” гена говорится как о чём-то особенно рискованном по сравнению с, например, редактированием или удалением какого-то уже имеющегося “родного” гена. Тут уместно напомнить читателям, что все известные генетические заболевания людей, начиная от серповидноклеточной анемии, гемофилии и муковисцидоза, заканчивая синдромом Вернера и прогерией, ведущими к преждевременному старению, и сотни других, связаны с изменениями уже имевшихся “родных” генов (иногда целых хромосом), причём исключительно естественным путем (в том числе в результате скрещивания). Сказать, что мутация безопасна или “не нарушит слаженное взаимодействие других генетических конструкций” только потому, что аналогичная мутация может появиться сама – это абсурд с биологической точки зрения.

В-третьих, на генах нет и никогда не было пометки, что этот ген кролика, а этот ген человека или паука. Организму плевать, чужеродный ген это или родной. Все гены состоят из одинаковых нуклеотидов, которые мы обозначаем буквами “A”, “T”, “G” и “C”. И некоторые гены разных видов очень похожи, вплоть до полной идентичности. Удвоение или утрата некоторых “родных” генов может привести к куда большим последствиям, чем добавление некоторых чужеродных. А может не привести. Всё зависит от конкретных генов. Именно поэтому вся эта классификация организмов на “естественные”, “трансгенные”, “генетически модифицированные” или “генно-отредактированные” не несёт никакого биологического смысла.

По факту мы все мутанты. И важен не способ или принцип генетических изменений, а конкретные мутации, которые произошли. Сказать, что организм выведен с помощью селекции, что он трансгенный или что в нём менялись только “родные” для него гены, значит не сказать совершенно ничего ценного для того, кто планирует эти организмы съесть. Это пустая информация в отрыве от описания конкретных изменений, которые произошли.

В-четвертых, даже если принять терминологию, что генетически-отредактированные организмы – “это другое”, никакая это не первая работа на кроликах. Например, в 2021 году была работа, где кроликам поломали их родной ген бета-глобина с помощью генетического редактирования (CRISPR/Cas9) и получили кроличью модель бета-талассемии. В 2020 году тем же методом были получены кролики с врождённым иммунодефицитом. Тут тоже менялись только “родные гены” и вообще воспроизводилась распространённая в природе, в том числе у людей, мутация с крайне неприятными последствиями. В 2019 году были созданы кролики, которым поломали два родных гена, связанных с липидным обменом – учёные наблюдали, как у них развивается атеросклероз.

Есть и более ранние работы, например, 2014 года, где у кроликов вырезали сразу несколько “родных генов”. Вы могли заметить паттерн, что, работая с уже имеющимися генами, можно много чего поломать. А можно кое-что улучшить, например, в работе 2021 китайские ученые поломали ещё один ген, связанный с липидным обменом, что привело к снижению воспаления и риска атеросклероза на жирной диете. Собственно, и в российской работе, по словам авторов, речь идёт об удалении гена, регулирующего липидный обмен, с целью улучшения массы тела и вкусовых качеств мяса. Ну а на мышах вообще есть куча работ, где выключение тех или иных генов продлевало жизнь. А ещё была знаменитая работа про создание “мышей-качков” с поломанным геном миостатина – белком, ограничивающим рост мышечной массы.

Итак, важна не технология редактирования ДНК, а какие конкретно гены являются мишенями. Нет ничего априори плохого или хорошего в ГМО, “трансгенных организмах”, “генетически-отредактированных организмах” и так далее. Но по сравнению с классической селекций у всех методов генной инженерии всё-таки есть одно преимущество: любые манипуляции с генами делаются осознанно, с пониманием функций редактируемых, доставляемых или выключаемых генов. В то время как природа пользуется исключительно методом проб и ошибок, создавая кучу мутаций с непредсказуемыми последствиями.

С одной стороны, я прекрасно понимаю позицию учёных, которые стараются отмежеваться от термина “ГМО”, чтобы их работы не получили общественного неодобрения. Мы знаем, что большинство людей, увы, пугаются, услышав страшное слово из трёх букв, чем прекрасно пользуются маркетологи, продавая “натуральные продукты без ГМО” по завышенной цене. Но, мне кажется, что решение должно лежать не в попытке переименоваться, а в честном донесении до широкой общественности, что ничего ужасного в новых технологиях изменения ДНК нет. Ну, или хотя бы не лить воду на мельницу таких страхов странными сравнениями.

И здесь пятая претензия к приведённому абзацу из обсуждаемой заметки. ГМО критикуют вовсе не потому, что “чужеродные гены” якобы могут что-то там поломать в слаженной работе генома. Давайте будем откровенны: просто большинство людей вообще не знают, что такое гены и мутации. На вопрос “верно ли, что обычные растения не содержат гены, а генетически модифицированные растения – содержат”, только 29% опрошенных в РФ отвечают правильно (“нет”). А в США, по данным департамента сельскохозяйственной экономики штата Оклахома, 82,28% респондентов выступили за маркировку продуктов, созданных с помощью генной инженерии, но также 80,44% респондентов выступили за обязательную маркировку продуктов, содержащих ДНК. Со времён, когда я писал "Сумму Биотехнологии", эти цифры могли устареть, но вряд ли сильно изменились.

Есть и магическое мышление в критике ГМО в духе “я съем ГМО – и сам генетически модифицируюсь”. Но сколько бы мы не ели генов картошки, ботва у нас из ушей не вырастает.

Мой призыв довольно прост: давайте устранять невежество, а не “неправильные” слова.

Есть такое сентиментальное клише: рождение ребёнка — это чудо. Но вы даже не представляете, насколько это на самом деле верно с точки зрения биологии. Посудите сами: из двух взрослых организмов природа создаёт один — или несколько — молодых. Представьте себе: женщине 37, мужчине 45, они встречаются и заводят клеточку, у которой отброшены все признаки старения. Потом эта клеточка делится-делится-делится — и получается новый организм, состоящий из триллиона клеток. Затем этот организм находит партнёра и — если он или она не чайлдфри, конечно — заводит своё потомство. Каждый из нас — это продукт непрерывной цепочки делящихся клеток. И все мы восходим к нашим одноклеточным предкам, которые обитали на Земле более миллиарда лет назад.

Омоложение возможно в процессе размножения. И тут кто-то скажет: ха, всё дело в сексе! Взрослые занялись любовью — взяли свои одноклеточные яйцеклетку и сперматозоид — и случилась магия. Я вас расстрою: секс тут ни при чём. Некоторые организмы воспроизводят себя бесконечным копированием — причём они делают это на протяжении десятков тысяч лет. Например, в Тасмании растёт симпатичный блестящий кустик — королевский остролист (Lomatia tasmanica). В высоту он может достигать 8 м, но интересен кустик не этим. Дело в том, что остролист абсолютно бесплоден — у него нет ни семян, ни плодов. Размножается он черенками — и всё его потомство абсолютно генетически идентично оригиналу. Вообще популяция остролиста — лишь около нескольких сот особей. Но при этом предок всех остролистов «жил» 43 тыс. лет назад. 43 тыс. лет остролист занимается клонированием!

Как размножаются звёзды

А ещё в американском штате Мичиган растёт гриб Armillaria gallica, он же опёнок толстоногий. Учёные выяснили, что все опята толстоногие — это единый организм с одной грибницей. Armillaria gallica около 2500 лет, её масса составляет около 400 т, а ещё своим мицелием гриб покрывает 70 гектаров площади под лесом. А в штате Орегон растёт другой гриб, Armillaria ostoyae, опёнок тёмный. В 1998 году исследователи определили, что грибница этого опёнка — не отдельные скопления, растущие по всему лесу, а гигантский целостный живой организм. Возраст Armillaria ostoyae — около 8500 лет, а занимает он площадь более 880 гектаров. Учёные даже прозвали его «чудовищным грибом».

Клонировать себя могут не только грибы и растения, но и, например, морские звёзды. Этим иглокожим можно отрезать одну ножку — и из ножки возникнет новое существо. Морские звёзды размножаются как вегетативно — то есть от них отваливается кусочек, из которого вырастает клон взрослой особи — так и половым путём. Да, звёзды тоже занимаются сексом — и на свет появляется генетически отличное потомство, что ускоряет эволюцию.

К чему я клоню? К тому, что в природе омоложение случается не только благодаря сексу. Некоторые земные организмы могут жить ужасно долго, просто воспроизводя свои молодые копии. Люди, которые философствуют, мол, всё умирает, всё тленно, «против роста энтропии не попрёшь», на самом деле ошибаются.

Как спастись на «Титанике»

Представьте, что мы — «Титаник», который несётся в сторону айсберга, то есть смерти. На «Титанике» находится множество пассажиров — это наши клетки. Есть клетки привилегированные — это пассажиры первого класса, у которых под рукой шлюпки. Об этих клетках всю жизнь заботились — чтобы они хорошо питались и не болели. Какие это клетки? Конечно же половые, ведь эволюция «заботится» прежде всего о передаче наших генов, в следующие поколения, а без половых клеток это невозможно. А вот 99% остальных клеток шлюпками не обеспечены. Обидно, что им суждено погибнуть, учитывая, что это и есть мы!

Но что если те блага, которые предназначены эволюцией для привилегированного класса клеток, могли бы достаться всему организму? Что, если мы раскроем и позаимствуем механизмы, омолаживающие половые клетки и эмбрионы, и устроим в организме равенство и своеобразный «коммунизм»?

Алексей Оловников и Ахиллесова пята копирования ДНК

Какие преграды могут встретиться на пути к бесконечному самоомоложению? В 1951 году биологи Леонард Хейфлик и Пол Мурхед показали, что существует предел количеству делений у взрослого организма. Учёные помещали клетки в пробирку — и там они делились 40-60 раз, а дальше старели и уже не делились. Так в науку вошёл термин «предел Хейфлика», который означает границу делений соматических клеток, то есть клеток тела.

Есть мнение, что этот предел — один из механизмов старения. Причём обратите внимание, что клеток, используемых в размножении, он очевидно не касается. Возникает вопрос: а 40-60 делений — это много или мало? Если мы возьмём одну клетку и последовательно поделим её 50 раз (то есть возведём 2 в 50 степень), получится 1 126 триллионов клеток. Столько клеток содержится примерно в тридцати людях — ведь всего у человека в теле порядка 37 триллионов клеток. Из одной клетки можно было бы «сделать» 30 людей — но у человека-то клетки постоянно обновляются, причём обновляются достаточно быстро. Каждый день у человека заменяется 0,25% клеток, то есть четверть процента. Получается, что одна клетка способна обеспечить 30 лет жизни. Если добавить одно деление (получится 51) — это уже 60 лет жизни. Все мы начинаемся с одной-единственной клетки. И если бы эта клетка могла поделиться всего 40 раз, то у нас просто бы не хватило клеток, чтобы получить хотя бы одного человека — мы бы даже не выросли. Поэтому от того, сколько раз могут поделиться наши клетки, зависит наше с вами будущее.

Ещё в 1971 году отечественный учёный Алексей Оловников обратил внимание на ахиллесову пяту копирования ДНК. Как происходит это копирование? Двойная спираль расплетается на две одиночных ниточки — одна половина делает одну копию, а другая вторую. Но этот процесс не может начаться с нуля. Нужен праймер — затравка, которая показывает, откуда начинать копирование. Она делается из РНК, которая потом удаляется. В середине хромосом дырки после удаления РНК заменяются на ДНК, а на концах хромосом этого не происходит. И поэтому каждый раз, когда ДНК копируется, она укорачивается на длину маленького «выпавшего» куска.

С такой проблемой не сталкиваются, например, бактерии. У них молекула ДНК — кольцевая, поэтому копирование можно начать с любого места. А вот у человеческих линейных хромосом есть начало и конец. И получается, что с возрастом при делении клеток эти концы медленно укорачиваются. По мнению Алексея Оловникова, наши с вами концевые участки хромосом что-то в природе должно восстанавливать. Учёный считал, что есть способ избавиться от предела делений — и это должно помочь в борьбе со старением.

Почему теломераза — это важно

Через 11 лет учёные Элизабет Блэкбёрн, Джек Шостак и Кэрол Грейдер подтвердили догадки Алексея Оловникова и открыли механизмы защиты хромосом теломерами и фермент теломеразу. Теломераза умеет достраивать кончики хромосом. Сначала исследователи обнаружили этот фермент у одного вида инфузорий, а затем — у человека. Оказалось, что теломераза — это не никому не доступный священный Грааль. Она есть во всех наших клетках, однако в некоторых клетках этот фермент «спит». В полную силу теломераза работает в стволовых, зародышевых, половых, эмбриональных и некоторых других клетках. И в них кончики хромосом не укорачиваются.

Сегодня в науке общепринято, что теломераза — это важный и полезный работающий фермент. Хотя раньше были скептики, которые, например, не верили в возможность клонирования. Они считали, что клонирование невозможно, потому что во взрослых организмах клетки уже старые, часть предела Хейфлика в них отыграна, молодую копию создать просто не получится. Однако выяснилось, что при клонировании в молодом эмбрионе активируется теломераза, кончики хромосом достариваются до нормального размера — и на свет появляется юная овечка Долли. Кстати, выяснилось, что теломераза очень хорошо работает у уже упомянутых морских звёзд, когда им нужно заново вырастить свои конечности.

Существуют и обратные ситуации, когда из-за генетической мутации кончики хромосом не могут достроиться — и теломеры очень быстро укорачиваются, что приводит к серьёзным генетическим заболеваниям. Пример такого заболевания — врождённый дискератоз. Пациенты с этим недугом страдают от пятен на коже, у них быстро седеют волосы, часто отсутствуют ногти... Но главные повреждения происходят не на поверхности организма, а внутри. В частности, из-за нарушений работы костного мозга появляется иммунодефицит, в 70 раз увеличивается риск некоторых онкологических заболеваний, в 500 раз повышается риск ряда сердечно-сосудистых заболеваний. Человек «ускоренно» стареет и живёт гораздо меньше, чем другие люди.

В общем, как и предполагал Алексей Оловников, теломеры, теломераза и старение — вещи связанные. Более того, оказалось, что, чем быстрее укорачиваются теломеры у разных видов животных, тем ниже их продолжительность жизни. И тогда же возникла идея борьбы со старением путём активации теломеразы и наращивания теломер. Правда, проблема заключалась в том, что теломераза также активна в раковых клетках, которые должны очень активно делиться. Учёные опасались, что наращивание теломер приведёт к повышенному риску рака. Поэтому исследователи вывели специальных мышей, у которых изначально были продублированы три противораковых гена. А ещё грызунам добавляли дополнительный ген теломеразы. Идея была такая: противораковые механизмы подавят онкологические заболевания — и теломераза будет не так вредна. В ходе исследования учёным удалось продлить жизнь мышам на 9-20% по сравнению с продолжительностью жизни грызунов, которым просто дублировали антираковые гены. А если сравнить совокупный эффект и активации теломеразы, и удвоения противораковых генов, то мы увидим, что продолжительность жизни грызунов увеличится аж на 40%.

Другая команда учёных просто наращивала мышам теломеры. Оказалось, что потомки грызунов с длинными теломерами живут дольше своих «обычных» сородичей — примерно на 10%. А ещё, вопреки теоретическим представлениям, такие мыши болеют раком не чаще, а реже.

Вакцина «Спутник» и факторы Яманаки

К сожалению, людям такой «мышиный» способ борьбы со старением не подходит. Ведь мыши в экспериментах уже рождались с усиленной теломеразой. А с чем родились, с тем и живём. Зато человеку может помочь генная терапия. Для тех же мышей её уже провели. Дело обстояло так: учёные положили внутрь оболочки вируса фрагмент ДНК с геном теломеразы, ввели его взрослым мышам. Это привело к продлению жизни примерно на 10-20%. И, что важно, случаи рака среди ГМ-грызунов не участились.

В 2022 году исследователи сделали похожую терапию, но на этот раз использовали «заразный» вирусный вектор, который умеет себя воспроизводить. Тоже с геном теломеразы. С этим вирусом мышам продлили жизнь больше, чем на 40%. В общем, у нас две хороших новости. Первая: изучая чудо омоложения, учёные обнаружили, что есть фактор старения, который можно «откатывать» назад. Вторая: это можно сделать очень дёшево. Недавно мы столкнулись с пандемией коронавируса, вакцины против которого стали доступны легко и быстро. При этом многие вакцины от ковида представляли собой сложные биотехнологические продукты: в вирусную оболочку препарата «засунули» ген коронавируса. Тут история похожая: ген теломеразы нужно «засунуть» в вирусную оболочку. Я думаю, такой укол может стоить столько же, сколько прививка «Спутник».

Второй секрет бессмертия: откат до «заводских настроек» генома

Но есть и плохие новости. Недостаточно удлинить теломеры, чтобы победить старение. Потому что укорачивание теломер — лишь один из факторов старения. Расскажу подробнее: у нас есть много типов клеток. Генетически клетки вроде бы идентичны, но при этом в них работают разные гены. Потому что к генам могут «приделываться» разные белки и химические метки. Эти эпигенетические метки, в свою очередь, активируют или выключают те или иные гены. Это нормально и очень нужно: каждый тип клеток выполняет свою работу — одни гены в нём работают, а другие «спят».

Как всё это дело мешает бессмертию? Когда мы стареем, эпигенетические метки могут стираться или образовываться в ненужном месте. В одних клетках перестают работать гены, которые должны в них работать, в других — включаются гены, которые должны спать. Возникает «эпигенетическое старение», которое настолько ярко выражено, что исследователи научились по нему определять биологический возраст человека и даже в некоторой степени предсказывать, сколько ему осталось жить.

К счастью, эти эпигенетические метки можно сбросить до заводских настроек. Это и происходит в эмбрионе, причём в несколько волн. И мы умеем этот процесс воспроизводить — причём в любом типе клеток. За это надо сказать спасибо Синьи Яманаке: учёный смог отредактировать 4 гена — те самые «факторы Яманаки» — ввести их во взрослую клетку и получить «откат» этой клетки к эмбриональному состоянию. Далее обновлённую клетку можно превратить в разные типы клеток — в мышечную, нервную или любую другую. Так мы можем омолаживать организм. Кстати, по поводу факторов Яманаки высказывались опасения — мол, тоже рак проявится. Действительно, один из факторов Яманаки оказался онкогеном — но выяснилось, что, если его выкинуть, то оставшихся трёх генов будет достаточно для «омолаживания».

Так давайте омолаживать все клетки в стареющих организмах! Увы, ни к чему хорошему это не приведёт: организм просто превратится в омоложенную бесформенную клеточную массу. Нам нужны специализированные клетки, поэтому надо как-то ограничить действие факторов Яманаки. Поэтому учёные решили, что стоит включать факторы Яманаки циклически — например, сделать так, чтобы эти гены работали только в присутствии некоторого вещества, которое поступает в организм раз в 1-2 недели. Таким вот способом учёным уже удалось частично «омолодить» мышей. Пока что не очень сильно, но направление очень перспективно. Недавно основатель Amazon Джеф Безос вложился в компанию Altos Labs, которая намерена заниматься эпигенетическим омоложением в медицинских целях.

Одна из самых впечатляющих работ по применению эпигенетического отката была сделана на грызунах. Мышам с глаукомой ввели факторы Яманаки и восстановили им зрение. Возможно, в будущем подобные опыты станут проще и доступней: недавно исследователи и вовсе перешли к использованию малых молекул, которые подобраны так, чтобы имитировать действие факторов Яманаки.

Третий секрет бессмертия: избавляемся от мусора

В наших клетках накапливается мусор разной формы — повреждённые митохондрии, неправильно свёрнутые белки... Как нам от него избавиться?. Помочь может аутофагия — способность клеток переваривать свои ненужные, вредные или поломанные компоненты. Это делается с помощью аутофагосом — сферических структур с двухслойными мембранами. Аутофагосомы работают так: один мембранный пузырёк захватывает кусок мусора. Второй содержит ферменты, которые могут растворять мусор (как бы чистящие средства). Два пузырька слипаются — и начинается переваривание. При этом второй пузырёк, лизосому, нужно активировать: накачать в него протоны, закислить среду внутри — тогда он будет готов растворять мусор. Как показали опыты на круглых червях, если встречаются сперматозоид и яйцеклетка, весь процесс начинает работать на полную мощность: вторые пузырьки накачиваются кислотой, а первые активно нападают на мусор.

На такой клининг активно тратится энергетический «бензин» клетки, АТФ. Постоянно с такой силой убираться клетка не может. Зато в развивающемся эмбрионе начинается генеральная уборка, которая очищает его от всего мусора, накопившегося за жизнь. Слияние сперматозоида и яйцеклетки — очень важный момент. Вся жизнь потомка зависит от единственной клетки. Поэтому её нужно привести в идеальный вид — так же, как мы вызываем дорогой клининг в квартиру перед заселением жильца.

Ещё в нашем организме есть «роботы-пылесосы». Это протеасома — огромный комплекс, который плавает внутри клетки и нарезает белки на куски. Он похож на шредер, который перерабатывает ненужные белки. Исследования показывают, что в эмбриональных клетках, а также в клетках, искусственно омоложенных факторами Яманаки, эти протеасомы выходят на максимальную мощность и «рубят» максимум мусорных белков.

Чем опасны поломанные митохондрии

Обычный белковый мусор в нашем организме бывает не так страшен, как плохо работающие митохондрии, наши дыхательные органеллы, у которых есть своя ДНК. Когда клетка делится, она наследует лишь часть мусора, который там плавает, то есть каждый потомок становится «чище». Но митохондрии, в том числе повреждённые, умеют делиться. То есть на выходе мы получаем сломанный механизм, который размножается.

Сохранить качество митохондрий особенно важно при размножении. Передаются они преимущественно по материнской линии, от матери ребенку. Митохондриальные заболевания могут приводить к серьезным последствиям. К счастью, такое встречается редко — потому что механизм избавления от плохих митохондрий очень эффективен. Учёные провели опыты на мышах — ломали им митохондрии. Выяснилось, что уже через несколько поколений поломки исчезали!

Как работает процесс очистки от плохих митохондрий? Дело в том, что женское тело штампует огромное количество предшественников яйцеклеток — гораздо больше, чем ему когда-либо понадобится. Но большинство из них не станет настоящими яйцеклетками: они погибнут из-за программируемой смерти. Причём эту смерть запускают именно плохие митохондрии. В результате в полноценную яйцеклетку вырастет, скорее всего, самая здоровая клетка-предшественница. А плохие яйцеклетки с поломанными митохондриями так и не разовьются в готовую для оплодотворению клетку.

К сожалению, из этой клеточной «евгеники» мы мало что можем взять, потому что не знаем, как устроить отбор хороших митохондрий в неполовых клетках. Но зато есть другой процесс, который избавляет наши взрослые клетки от плохих митохондрий — митофагия, причём устроен он очень интересным образом.

1. Задача митохондрий — дышать. При этом внутри у них возникает отрицательный электрический потенциал, а снаружи положительный. Но если митохондрия работает плохо, этой разницы потенциалов нет;

2. Есть такой белок — PINK1. В норме он прилипает к митохондриями, но ненадолго. «Заряженная митохондрия» его процессирует и «отпускает». Но если это не происходит, то PINK1 накапливается на поверхности;

3. К PINK1 прилипает белок под названием «PARKIN»;

4. Если на митохондрию прилип «PARKIN», клетка знает, что митохондрия плохая, надо её переварить;

5. Если PINK1 или белок PARKIN затронула мутация, это может привести к раннему развитию болезни Паркинсона — из-за того, что PARKIN работает плохо, а в клетках копятся плохие митохондрии. Если мы найдём лекарство против Паркинсона, то, возможно, сможем давать его и здоровым людям — чтобы улучшать у них чистку плохих митохондрий и продлевать им жизнь. Да, болезнь Паркинсона, отчасти связана с нарушением работы митохондрий в нейронах нашего головного мозга.

Я перечислил разные процедуры по уборке, починке и обновлению клетки, чтобы реализовать «чудо бессмертия». Предположим, теломеры мы нарастили, эпигенетические маркеры сбросили, клеточный мусор убрали, митохондрии прочистили... Но нам предстоит ещё одна миссия — победить мутации. Если мутация уже возникла, при делении клеток она будет себя воспроизводить. Именно из-за этих ошибок ДНК может возникать рак и другие неприятные вещи. Починка ДНК существует — и она, конечно же, лучше всего работает в половых клетках.

Есть такой ген — АTM, который фиксирует повреждения в ДНК и сообщает об этом. В результате активируются ферменты, которые чинят ДНК. Или клетку с мутацией просто уничтожают! Опыты на круглых червях показали, что АТМ работают более активно в клетках гермальной линии, то есть в половых клетках и предшественниках. Потому что червяк живёт примерно недели две, если у него вдруг появится мутация, которая может привести к раку, это не так страшно — всё равно смерть скоро наступит. А вот клетки гермальной линии очень важны — ведь червям не нужно нежизнеспособное потомство, которое не передаст свои гены дальше.

Мы не червяки. И у нас АТМ активно работает не только в клетках гермальной линии. Но с возрастом активность АТМ у нас снижается. А ещё у людей есть генетическая болезнь, при которой этот белок отключается вовсе — синдром Луиса-Барра.

Не знаю, хранит ли АТМ в себе секрет омоложения. Но это история о том, что механизмы починки ДНК в разных типах клеток работают по-разному. И мы теоретически можем разработать такую генную инженерию, которая поможет чинить нашу ДНК в обычных клетках так же эффективно, как и в половых. Тогда наши органы будут сохраняться гораздо дольше.

Долой привилегии пассажиров первого класса! Молодость рабочим клеткам организма!

Список литературы ↗

Отвечает наша коллега, востоковед и преподаватель Яна Хлюстова: "Это очень хороший вопрос, и у меня нет на него однозначного ответа. Как преподаватель языков и полиглот я придерживаюсь такой точки зрения: приложения типа DuoLingo могут помочь в запоминании лексики (вопрос о ее актуальности и полезности, как вы верно отметили, остается открытым), в отработке грамматических структур (и тут тоже важный момент: DuoLingo, насколько я знаю, не объясняет грамматику, а просто показывает примеры разных конструкций. Получается, задача «разобраться, почему здесь происходит именно так, а не иначе» ложится на плечи изучающего язык). Приложение не поможет вам заговорить и понимать речь на слух, потому что для этого нужен живой диалог — с преподавателем, носителем языка, кем угодно.

При этом некоторые люди (кажется, два или три человека — читатели моего канала), когда мы обсуждали этот вопрос, говорили, что им все-таки удалось заговорить чисто с помощью DuoLingo. Не могу судить о правдоподобности этого мнения, так как не слышала, как именно владеют языком мои собеседники, какие другие языки у них в запасе (если человек хорошо владеет языком, родственным тому, что он учит в DuoLingo, допускаю, что и с помощью приложения может все получиться), а также не знаю, действительно ли они использовали только приложение.

Если резюмировать: я не вижу в использовании приложений ничего плохого, но рекомендую использовать их как дополнение к другим методам изучения языка, а не как основной инструмент".

А вы учите какой-нибудь язык с DuoLingo? Как успехи?