Partea 1: O persoană își poate contesta genele
În teorie, organismele vii pot trăi foarte mult timp, aproape pentru totdeauna. De unde a venit o proprietate atât de rea ca moartea în ființele vii?
Toți vom muri într-o zi. Din păcate (și poate din fericire, există puncte de vedere diferite), viața este aranjată în așa fel încât să obținem acest miracol complet cu un supliment neplăcut obligatoriu - moartea.
Unii biologi cred că acest lucru nu a fost întotdeauna cazul. Se pare că celebrul August Weismann a fost primul care s-a pus la îndoială de „inevitabilitatea” morții. Acesta este strămoșul geneticienilor weismani-Morganiști, atât de urât de Trofim Lysenko. În prelegerea sa, pe care Weismann a susținut-o la Freiburg în 1881, a spus: „Eu văd moartea nu ca o necesitate primară, ci ca ceva ce este dobândit a doua oară în procesul de adaptare”. Deci moartea a fost inventată de natură în scopul de a asigura schimbarea generațiilor, fără de care viața nu se poate dezvolta și fără de care evoluția este imposibilă.
Rolul ADN-ului în ereditate nu era încă cunoscut. Nu era clar cum s-a aranjat genetica în general, iar Weisman a simțit că toate acestea vor fi dezvăluite: „Nu există nici o îndoială că organismele superioare în versiunea designului lor care a ajuns până astăzi la noi conțin semințele morții”. Despre ce semințe vorbim? Desigur, despre gene. Adică, dacă este tradus într-un limbaj mai modern, un cunoscut biolog a declarat că genele morții sunt încorporate în toate organismele vii (adică tu și eu). Deci se dovedește că într-o zi se pot porni și vom muri imediat. Să comitem, ca să spunem așa, sinucidere biologică moleculară
Cât de departe am fost de acord? Până la punctul în care organismele vii sunt cumva programate să se sinucidă? Poate părea o nebunie. Toată lumea știe despre instinctul de autoconservare și, în general, ce poate fi mai valoros pentru corp și persoană decât propria sa viață?
Video promotional:
Cel mai înalt obiectiv al unui organism viu
Din punct de vedere umanitar, adică egoismul nostru uman, desigur, viața este cea mai mare valoare. Însă autorul acestor rânduri este un biolog profesionist, și chiar cu un penibil pentru medicină. De asemenea, consider o persoană ca doar o ființă vie legată de vertebrate, animale, mamifere, din ordinea primatelor, genul Homo, specia sapiens. Și știu că pentru toate ființele vii există un lucru care este mult mai valoros decât propria lor viață. Acesta este genomul speciilor lor. Ansamblul tuturor genelor, care determină ce este această creatură, ce fel de creatură este.
Și acesta este un lucru cu adevărat important. Genomul fiecărei specii s-a format ca urmare a evoluției a zeci și sute de milioane de ani, iar dacă se pierde odată, specia va dispărea complet, ceea ce înseamnă că toate aceste milioane de ani au trecut degeaba. Toate ființele vii și, în număr, cu tine, de la părinții lor, primesc o copie a genomului, verifică performanța (copie) pe parcursul vieții sale și dacă copia se dovedește a fi bună, atunci este transmisă copiilor lor. Altcineva întreabă despre sensul vieții? Din punct de vedere al biologiei, arată așa. L-am obținut, l-am folosit puțin și, dacă merge bine, l-am transmis mai departe.
De obicei, interesele genomului coincid complet cu interesele transportatorului său temporar. Dacă creatura, neavând timp să părăsească urmași, moare, atunci o copie a genomului ei se va pierde pentru totdeauna. Dar, uneori, situațiile foarte neplăcute se întâmplă atunci când dorințele transportatorului însuși nu coincid cu nevoile genomului. Și atunci genele noastre ne arată imediat cine este șeful casei.
Un bun exemplu este drojdia de bere, unul dintre subiectele preferate de cercetare în rândul biologilor. (Bănuiesc că acest lucru se datorează unui produs secundar minunat pe care îl pot produce.) Drojdia este o ciupercă unicelulară destul de primitivă și poate trăi în două moduri: reproducerea asexuală sau aranjarea reproducerii sexuale pentru sine.
Dacă totul este bine în viața lor, atunci drojdia se înmulțește, scuipând de la sine noi celule, copiile-clone exacte. Procesul poate fi repetat de mai multe ori, iar drojdia trăiește o perioadă foarte lungă de timp, înmulțindu-se în număr și încercând să capteze cât mai mult spațiu. Evoluția în acest mod este extrem de lentă, deoarece variabilitatea este foarte mică, celulele noi și cele vechi sunt amestecate în mediu și există o mulțime de altele vechi. În general, stagnare.
Dar atunci condițiile încep să se deterioreze (de exemplu, toată mâncarea simplă din zonă a fost consumată). Celulele de drojdie simt că freebie-ul s-a terminat și „decid” să își accelereze propria evoluție, redobândind capacitatea de a se adapta rapid la noile condiții. Aceasta se face folosind două lucruri:
Se introduce reproducerea sexuală obligatorie.
Pentru a face acest lucru, celulele de drojdie sunt de acord cu privire la care dintre ei va fi un băiat și care va fi fată, și aranjează un schimb de gene.
Apare moartea rapidă.
Moartea programată a celulelor de drojdie, care este absentă în condiții mai confortabile de reproducere asexuală. Este, evident, necesar ca vechea generație de drojdii să facă loc pentru noua care rezultă din „amestecarea” genelor.
Și știți care este semnalul care declanșează moartea programată a celulelor de drojdie? Feromona - o substanță pe care drojdia unui sex sesizează reprezentanții sexului opus. Descoperirea acestui fapt a provocat mult zgomot în mulțimea oamenilor de știință. Iată o poveste sfâșietoare de dragoste și moarte în drojdia de bere.
Sacrificiul este o regulă generală
Adică, de îndată ce specia trebuia să-și accelereze propria evoluție, interesele indivizilor au fost imediat sacrificate de dragul Majestății Sale Genomului. Și această regulă, tristă pentru indivizi, poate fi urmărită pe creaturi de orice complexitate.
Gândiți-vă la anuale care mor imediat ce fructele lor se maturizează. Apropo, s-ar putea să nu fie deloc anuale. Doar reproduce o singură dată. De exemplu, bambusul trăiește zeci de ani, iar apoi înflorește, formează semințe și apoi moare. Rețineți că câteva mutații ale genelor unei plante anuale o pot transforma într-o … perenă. De exemplu, geneticienii belgieni au reușit să facă acest lucru, lucrarea a fost distinsă cu publicarea în Nature.
Credeți că acest lucru se aplică numai ciupercilor și plantelor? Iată insectele. Coroana evoluției, apropo! Întrebați orice zoolog nevertebrat care este mai răcoros - dipterani sau unele maimuțe stângace? Fluturasii nu traiesc mult: de la cateva ore la cateva zile (in functie de speciile specifice), pentru ca nu au … gura. Ei nu pot mânca și mor de foame. Îi place fiecărei fluturi? Nu cred. Sunt mulțumiți de genomul speciilor lor? Sunt sigur. Pur și simplu pentru că este un succes de mare succes, adică o specie de animale răspândită și foarte îndelungată. Mult mai în vârstă decât tine și cu mine.
Rupeți sistemul, schimbați programul
Deci, destul de ciudat, există programe genetice suicidare. Dar am început să vorbim deloc despre ele pentru a ne uimi încă o dată aranjamentul naturii vii. Există o întrebare mult mai presantă care ne privește pe fiecare dintre noi. Țineți minte - „vom muri cu toții”? Genomul nostru nu are vreo legătură cu acest fapt trist? Nu am moștenit de la strămoșii noștri primitivi un program genetic, al cărui scop este să ne aducă la mormânt?
Voi încerca să-ți dovedesc că este așa. Și ne putem permite să rupem acest program. Deoarece este nevoie pentru unicul scop de a accelera evoluția omului ca specie biologică. Dar nu mai avem nevoie de acest lucru, deoarece în loc de ritmul de evoluție al melcului, oamenii au folosit de mult o metodă de supraviețuire mult mai rapidă și mai eficientă ca specie - progres tehnic. Aceasta înseamnă că nu mai are nevoie de tot felul de instrumente evolutive neplăcute și că pot fi oprite, indiferent de maiestatea Sa, genomul uman, a protestat împotriva acestui lucru.
Cu alte cuvinte, este destul de posibil să ne punem întrebarea, dorim să continuăm să fim un depozit temporar de gene pe drumul de la o generație la alta? O mașină biologică, urmând orbește propriile ordine ale genomului său? Este timpul pentru o revoltă a mașinii?
Partea 2: Cum programul genetic conduce oamenii la mormânt
Cea mai mare amenințare la om este îmbătrânirea biologică, adică slăbirea lentă a funcțiilor organismului, ceea ce crește inexorabil probabilitatea de deces. Există toate motivele pentru a crede că îmbătrânirea este rezultatul unui program genetic.
Cu toată măreția omenirii și a omului, noi și cu mine nu suntem decât niște mașini biologice. Părinții noștri au încărcat un program în noi - viața noastră, genomul nostru - execuția, de fapt, a acestui program. Ce este? Faptul că trebuie să ne dezvoltăm sub forma unui embrion, să ne naștem, să creștem și, dacă copia descărcată a genomului a avut succes la noi, transferați această copie copiilor noștri. Dar programul nu se termină acolo. Pentru că există și o etapă finală în ea - este necesar să eliberezi un loc în peșteră pentru ca următoarea generație, cu alte cuvinte, să moară.
Dacă toată lumea este de acord cu primele etape ale programului, atunci cumva nu le place să se gândească la ultima parte. Și nu numai oamenii obișnuiți, ci și oamenii de știință profesioniști. Poate asta se datorează faptului că majoritatea biologilor sunt foarte iubiți de viață și în toate manifestările ei. De fapt, de aceea am devenit biologi. Este întotdeauna mult mai interesant pentru noi să explorăm de unde vine ceva, decât de unde merge mai târziu, cum este distrus.
În acest sens, istoria studiului proteinelor este foarte instructivă (celălalt nume al acestora este proteine, acesta este specific ceea ce este codat în genele noastre, cea mai importantă parte din orice sistem viu). Procesul de sinteză a proteinelor din celule a început să fie studiat îndeaproape încă din anii 50 și foarte rapid a dat seama cum se întâmplă acest lucru. Începând cu anii 70, toate manualele au descris mecanismul corespunzător, care funcționează perfect și tot timpul produce toate proteinele de care avem nevoie. Întrebare: unde se duc atunci? Ei nu trăiesc pentru totdeauna. Celula pur și simplu ar izbucni din tot timpul proteinelor sintetizate. Dar, din anumite motive, biologii cumva „nu s-au deranjat prea mult cu această problemă”. Și a trecut cu vederea un sistem mare și complex de degradare a proteinelor. Ocupa mai mult de 10% din toate genele noastre și determină exact cât timp ar trebui să trăiască o anumită proteină,în funcție de funcția sa. Unii dintre ei trăiesc doar câteva ore, alții rămân în cușcă ani de zile. Au început să se spele despre asta abia la sfârșitul anilor 80, iar Premiul Nobel a fost acordat pentru descoperirea unui sistem de distrugere țintă a proteinelor.
Spuneți programul
Nu s-a întâmplat o poveste similară cu moartea programată a organismului? Poate biologii nu au vrut să se gândească doar la asta? Și în zadar! Pentru că dacă moartea noastră este programată, la fel ca nașterea noastră, atunci aceasta ne oferă o șansă imensă de a trăi mai bine și mai mult. Cert este că biologia, cu toate realizările sale, este o știință destul de tânără. Încă știm destul de aproximativ modul în care este amenajată natura vie și încă nu știm cum să creăm diverse sisteme biologice noi care ne-ar putea fi utile pentru a ne extinde propria viață. Dar dacă moartea noastră se întâmplă din cauza acțiunii programului, atunci nu este nevoie să construim nimic. Dimpotrivă, este necesar să se rupe. Rupeți ultima etapă a acestui program, care este fatal pentru noi. Mai mult, este chiar posibil să nu-l rupeți complet (acest lucru poate fi periculos și, probabil, este încă imposibil),este destul de simplu să interferați cu el într-un fel, să introduceți acest mecanism în roțile de bastoane. Pentru toți tinerii din inginerie și biologie biologică, știm deja cum să ne despărțim. Și atunci mecanismul va funcționa mai rău, ceea ce înseamnă că vom trăi mai mult.
Și totuși, există un mecanism similar de sinucidere programată în corpul uman? Poate că oamenii de știință au trecut cumva cu vederea, doar pentru că nu este acolo și nu pentru că nu au vrut să arate? Cu tot respectul față de colegii mei, nu cred. Și atunci voi încerca să demonstrez cum este posibil, în general, într-o știință atât de laxă cum este biologia, că da, avem acest program. Și puteți să începeți să o combateți. Dar pentru a afla despre ce este vorba, va trebui să citiți această serie de articole până la sfârșit.
Ei bine, despre ce fel de program putem vorbi? Există mai multe opțiuni și să începem cu cele mai simple. Există un lucru foarte urât și mortal precum sepsisul. De obicei, se întâmplă atunci când sângele se infectează cu bacterii. Adică, dacă un număr mare de microbi intră în sânge, este foarte periculos. Temperatura unei persoane crește brusc, așa-numita inflamație sistemică se dezvoltă, iar procesul cel mai probabil se încheie în cel mai trist mod - pacientul moare. Apropo, acest lucru funcționează și la alte animale - șobolani, șoareci și orice alte animale.
De ce se întâmplă asta? S-ar părea că totul este clar. Bacteriile au început să se înmulțească în sânge, sistemul imunitar nu le poate face față și ei „mănâncă” corpul uman din interior. Și ce, se întreabă, s-ar putea să nu ne potrivească cu o explicație atât de simplă și de înțeles?
Imunitate mortală
Dar iată problema. La un moment dat, s-a dovedit că același efect poate fi obținut (nu la oameni, desigur, ci într-un experiment pe șobolani) dacă bacteriile moarte (!) Sunt introduse în sânge. Nu pot nici să reproducă, nici să „mănânce” nimic. Și simptomele sunt aceleași - febră și inflamație și, ca urmare, moartea în urma unei insuficiențe multiple a organelor. Aha! - au spus oamenii de știință interesați, - înseamnă că bacteriile nu sunt teribile în sine, ci pentru că conțin o substanță foarte otrăvitoare pentru oameni (sau șoareci)! De asemenea, provoacă șoc septic. Au început să înțeleagă și să izoleze cu adevărat o astfel de substanță de bacterii, sau mai degrabă de cojile lor. Dacă este curățat și introdus în sângele unui animal, atunci nefericita creatură va muri de asemenea din cauza șocului septic. Ce este această substanță? Ce otravă bacteriană teribilăcare a fost numită imediat endotoxină - adică otrava internă a bacteriilor?
S-a dovedit a fi un polimer simplu format din zahăr și reziduuri de lipide - lipopolizaharidă (abreviere engleză - LPS). În esența sa chimică, substanța este complet inofensivă, este doar un material de construcție care alcătuiește peretele celular al bacteriilor. Cum poate LPS să fie toxic pentru mamifere? Au început să înțeleagă mai departe și au aflat că mamiferele au proteine speciale - receptorii LPS, care monitorizează constant sângele pentru apariția acestei substanțe. Și dacă detectează o anumită cantitate de LPS, atunci încep o cascadă teribilă de reacții biologice, pe care o numim șoc septic. Dacă facem un șoricel mutant, care are o genă ruptă pentru acest receptor, atunci pentru un astfel de șoarece, cea mai letală doză de LPS va fi absolut inofensivă.
Corpul ei pur și simplu nu va observa „endotoxina” și va continua să trăiască fericit. Puteți sparge acest program sinucigaș în alt mod. Frumosul cascadă inflamatorie, ca răspuns la LPS, face parte din sistemul imunitar al organismului. Știm despre substanțe precum corticosteroizii precum dexametazona care sunt buni la suprimarea sistemului imunitar. În consecință, dacă LPS este injectat la un șoarece împreună cu dexametozone, atunci receptorii LPS de șoarece, desigur, vor detecta și vor transmite un sistem „în sus” la sistemul imunitar. Dar acest lucru nu va duce la nimic groaznic, pentru că va fi dezactivat. Și șoarecele va supraviețui.
În general, dacă omitem toate aceste detalii groaznice, concluzia este următoarea: moartea în urma șocului septic apare ca urmare a activității unui program special de sinucidere. Organismul se omoară dacă își găsește în interior un număr suficient de mare de bacterii patogene. Până acum, se știe multe despre acest program: cum începe, ce părți ale sistemului imunitar activează, cum și când procesul intră într-o fază ireversibilă.
Jertfa pentru restul
Se ridică o întrebare rezonabilă, dar foarte neobservată de biologi: de ce? De ce mamiferele au avut acest sistem letal? Cu siguranță nu este nevoie de un organism separat. Fără sistemul de șoc septic, el ar avea cel puțin o șansă de a „zdrobi” infecția și de a supraviețui. Dar natura nu dă această șansă, terminând pe nefericit și chiar dacă bacteriile care l-au infectat sunt deja moarte. De ce?
Desigur, nu se poate da un răspuns exact la această întrebare, căci căile de evoluție sunt inrutabile … bine, sau cel care o direcționează acolo. Dar, de fapt, toată această poveste arată foarte rezonabilă și practică. Adevărat, nu din punctul de vedere al unei persoane individuale, ca coroana naturii, ci din punctul de vedere al Majestății Sale Genomul Homo sapiens.
În timpurile primitive, care după standardele evolutive erau doar câteva secunde în urmă, un individ infectat era extrem de periculos pentru restul speciilor sale. Deoarece ar putea să le transmită infecția, să infecteze întreaga populație și … dacă este ultima populație a acestei specii? Apoi el (specia) va dispărea, și odată cu el genomul său. Mai rău, chiar dacă boala nu este fatală, este totuși foarte periculoasă. Cert este că, în etapele inițiale, organismul combate infecția prin sintetizarea substanțelor foarte toxice - radicali liberi (voi vorbi despre ele într-una din următoarele coloane).
Aceste substanțe sunt mutagene. Și dacă infecția a fost severă, atunci o mulțime de radicali sunt sintetizați, iar acest lucru este deja o amenințare directă la apariția prea multor mutații în genom. Ei bine, cum va supraviețui un individ bolnav și, cu toate mutațiile sale, va da naștere copiilor cu genomi neînțelegători? Periculos! Din punctul de vedere al speciei și, cel mai important, al genomului său, este mult mai de preferat dacă individul infectat nu aleargă nicăieri, se află liniștit sub tufișul cel mai apropiat și … moare fără să infecteze rude și nu mai participă la reproducere. Acesta este obiectivul programului de șoc septic.
Dar în lumea modernă, o persoană nu are nevoie deloc de un astfel de program. Pentru că avem antiseptice și antibiotice.
Și despre bătrânețe
Ei bine, bine, cititorul galant care a ținut cont de aceste rânduri va spune, să zicem că sepsisul este un program. Dar, din fericire, șocul septic este departe de principala cauză de deces la oameni. Există și altele care sunt mult mai des întâlnite. Și ce au ei de-a face cu programele, genomii și răscoala mașinilor biologice?
Răspunsul este: știți care este cea mai frecventă cauză de deces? Amenințând 100% din persoanele de peste 20 de ani? Aceasta este îmbătrânirea biologică! Adică o slăbire lentă și constantă a funcțiilor corpului cu vârsta, crescând inexorabil probabilitatea de deces. Așadar, autorul aparține acelor biologi care cred că avem toate motivele să considerăm îmbătrânirea ca rezultat al activității unui astfel de program genetic. Și în următorul număr al seriei noastre bio, voi încerca să vă prezint dovezi ale acestei ipoteze îndrăznețe, iar campioni evolutivi goi mă vor ajuta în acest sens.
