Почему старение не неизбежно.
Люди стареют постепенно, но некоторые животные быстро проходят свой период старения в конце жизни, в то время как другие не стареют вообще, а некоторые даже могут обратить этот процесс вспять. Разнообразие образцов старения в природе должно служить предупреждающим знаком для всякого, кто склонен к обобщению, — особенно к обобщению того, что старение неизбежно.
Бактерии размножаются симметрично, простым делением надвое. Что может считаться «старением» у бактерий, если после размножения нет различий между родителем и ребенком? Простейшие одноклеточные организмы, например амеба, тоже размножаются симметрично, но, что удивительно, они все равно придумали способ стареть. И даже среди макроскопических форм жизни, жизненные циклы организмов необычайно разнятся, подстраиваясь под местную экологию и частоту размножения. Едва ли это может быть результатом вселенского неотвратимого процесса; в действительности такая корректировка под условия — признак адаптации.
ВНЕЗАПНАЯ СМЕРТЬ: Мухи-однодневки, как в этой куче, обычно быстро и внезапно умирают в конце своего репродуктивного цикла. Фото: Фекундап Сток
Продолжительность жизни разнится от маленьких и больших «мафусаилов» (Мафусаил — ветхозаветный персонаж, согласно легенде, проживший 969 лет; его именем часто нарицательно называют долгожителей, — прим. Newочём) до генетических камикадзе, умирающих от весеннего дня. Погруженные в воду стрекозы живут четыре месяца, взрослые мухи-однодневки — полчаса. Мы живем около 70-ти с лишним лет, но меристемы гинкго могут достигать миллионов лет. Этот размах становится еще более впечатляющим, когда мы понимаем, что генетическая основа старения широко распростренена среди разных видов: от дрожжевых клеток до китов. Каким-то образом одинаковый генетический механизм, унаследованный от общих предков во время зарождения жизни на Земле, преобразовался и стал производить жизненные циклы, длинною от часов (дрожжевые клетки), до тысяч лет (деревья секвойи и осинообразный тополь).
Не только длина жизни, но и тип износа за это временя значительно разнится. Старение может происходить в постоянном темпе в течение всей жизни (большинство ящериц и птиц), или может не быть никакого старения десятилетиям, а затем — внезапная смерть (цикады и агавы).
Наш собственный «внутренний наемный убийца» работает незаметно, как злая императрица, отравляющая своего мужа. Но у прочих видов есть внутренние убийцы, которые делают свое дело быстрее, а у других, кажется, вообще нет генетических программ смерти. Такое разнообразие — верный сигнал черты, сформированной естественным отбором, а не непреложного закона энтропии.
Поскольку биомаркеры старения значительно разнятся от одного вида к другому — более того, от одного индивида к другому — тяжело придумать единое, универсальное определение. Мужчина может преждевременно поседеть, а детеныш голого землекопа может быть покрыт морщинами. Однако для страхового статистика, есть четкий ответ на этот вопрос, хотя он может нравится только статистику: старение — это увеличение уровня смертности. Другими словами, становясь старше, животное сталкивается с все более высоким риском смерти.
Например, у двадцатилетнего молодого человека 99.9% вероятность дожить до своего двадцать первого дня рождения. Иными словами, его шанс смерти: 1 из 1000 в год. Если бы так и продолжалось, то у сорокалетнего тоже был бы 1 из 1000 в год шанс умереть до своего сорок первого дня рождения. Это мы бы назвали «отсутствием старения». На самом деле, у сорокалетнего шанс умереть до своего сорок первого дня рождения — 2 из 1000. Эта удваивающаяся за двадцать лет смертность — доказательство постепенного старения.
Дальше — хуже. Риск шестидесятилетнего 10 из 1000, а для восьмидесятилетнего — 60 из 1000.
ЖИЗНЬ И СМЕРТЬ: Данная таблица показывает шансы человека умереть в определенном возрасте. Когда человек взрослеет, его шансы умереть резко возрастают. Данные взяты из актуарных таблиц Социального обеспечения за 2010 год
Вероятность умереть не просто возрастает, а возрастает все быстрее. Увеличение износа или шанса умереть с каждым следующим годом, происходящее по достижению зрелого, возраста называется «ускоряющимся старением». Но у прочих видов другие порядки. Вероятность смерти может увеличиться, а затем выровняться — это называется «замедляющееся старение» или даже «плато смертности». Если мы будем придерживаться этого определения старения, то мы должны сказать, что если вероятность смерти не увеличивается, вид вообще не стареет. Это последовательно, хотя и странно, что если вероятность смерти снижается от года к году, то вид стареет в обратную сторону — это называется «отрицательным старением».
Существует другая объективная мера старения — снижение фертильности. Если смертность — это вероятность смерти, то фертильность — это вероятность размножения. Мужчины утрачивают фертильность постепенно в течение взрослой жизни. У женщин снижение фертильности происходит более быстро, и она падает до нуля во время менопаузы. Но у разных видов разные последовательности и разные расписания. У некоторых видов фертильность возрастает во время большей части жизни, у других образует «отрицательное старение».
Например, черепаха Бландинга, вид коробчатой черепахи, распространенной на Среднем Западе Америки, взрослеет медленно в течение десятилетий, и она не растет, но ее фертильность продолжает увеличиваться. По-видимому, ее риск умереть также снижается с возрастом. С эволюционной точки зрения потеря фертильности — первична. С точки зрения естественного отбора, если вы не можете размножаться, то и жить вам незачем.
Нам кажется естественным разделить виды на живущих долгое и короткое время, смешать в кучу насекомых, живущих день, и отделить их от деревьев и китов, живущих сотни лет. Но большая часть этого различия может быть из-за размера. Все, от роста до размножения и старения, происходит медленнее в громадине с медленным метаболизмом и тоннами тканей, которые надо питать. Поэтому пчела, живущая двадцать лет, производит на нас большее впечатление, чем живущий двадцать лет лось.
Но предположим, что мы вообще уберем длину жизни из обсуждения и сравним разные виды на основе формы, а не продолжительности историй их жизни. Независимо от длины их жизни, для сравнения мы представляем их одинаковыми отрезками. Вместо того, чтобы спрашивать, сколько они живут, мы выясним, умирают ли их популяции постепенно, или многие из них умирают в младенчестве, а впоследствии — реже, или же все смерти происходят в конце жизненного цикла. График, опубликованный в Nature в 2014 году, именно это и показывает; и по этой схеме можно судить о широте изобретательности природы. Присутствуют все вообразимые комбинации: с быстрым старением, без старения, с обратным старением, соединенные с недельным, годовым, вековым временем жизни. Странные пары совершенно неожиданно оказались на схеме соседями. Например, в верхнем ряду схемы с низкой смертностью, резко поднимающейся к концу жизни, люди рядом с лабораторными червями и тропическими рыбами (гуппи)! На самом деле, по особенностям старения мы, люди, ближе к лабораторным червям, чем к шимпанзе.
На графиках вверху представлены различные способы того, как животные и растения стареют в природе. Светлая нисходящая линия на каждом графике — это кривая выживания, а жирная кривая под ней — фертильности. Нисходящий уклон линии выживания означает, что все меньше и меньше индивидов остается в живых с течением времени. Эти графики построены таким образом, что прямая диагональная линия нейтральна, она означает отсутствие старения. Линии, выпуклые над диагональю, представляют нормальное старение, а вогнутые под ней — обратное старение или «негативное старение». Например, линия людей долгое время остается плоской, а потом резко спускается. Это означает, что многие люди проживают весь жизненный цикл, и их смерти кластеризуются в возрасте 80 и 90 (статистические данные были зафиксированы для современной Японии).
Но для животных и растений в двух нижних рядах показатели смерти являются устойчивыми. Кривые черепах и дубов выравниваются. Это означает, что они реже умирают в старости, чем в молодости, что является обратным старением.
Жирная линия, представляющая фертильность, проста. Фертильность может увеличиваться при росте животного или растения в размере, или может снижаться с репродуктивным старением, например, с менопаузой. Заметьте, что все животные в верхнем ряду утрачивают фертильность задолго до смерти. Это создает эволюционную загадку1.
На этой диаграмме кривая выживания — прямая диагональ, совпадающая с отсутствием старения, например как у гидры или рака-отшельника. (Гидра похожа на пресноводную медузу длиной в полсантиметра, обитает в прудах.) Все животные в верхнем ряду демонстрирует «настоящее старение» — для них вероятность смерти увеличивается со взрослением. На следующих двух рядах расположены растения и животные, которые не стареют или стареют наоборот. В последнем случае, чем они старше, тем меньше риск смерти. Это характерно для большинства деревьев, и черепахи следуют этому же образцу, так же как моллюски и акулы (не представлены).
Нижняя жирная кривая — это фертильность. Животные в верхнем ряду перестают размножаться задолго до вероятной смерти. Это создает эволюционную загадку для ортодоксальных неодарвинистов: если единственная цель естественного отбора — максимизировать размножение, то почему тогда эволюция позволяет репродукции упасть до нуля, хотя многие после этого остаются в живых? Возрастающая кривая фертильности указывает на то, что размножение с возрастом увеличивается, что является другим видом отрицательного старения. Если задуматься о том, что дерево с каждым годом вырастает всё больше, неудивительно, что с возрастом оно производит больше семян. Испанский горный цветок, представленный в третьем ряду, — это Borderea pyrenaica, растущее на скалистых обрывах Пиренейских гор. Если его не тревожить, оно может жить до 300 и более лет без признаков старения: но заметьте, что фертильность не начинает развиваться до 20 лет.
Посыл этой диаграммы в том, что природа может делать со старением (или не-старением) все, что ей заблагорассудиться. Возможен любой масштаб, любая форма, и каждый вид изящно приспособлен к своим экологическим условиям. Без ограничений.
Это не конец статьи, есть так же продолжение но не решился выкласть ибо информации за один раз предостаточно.
Оригинал: Nautilus
Взято а так же продолжение: Newочем