Del 1: Kan en person utmana sina gener
I teorin kan levande organismer leva under en mycket lång tid, nästan för evigt. Var kommer så dålig egendom som döden ifrån levande varelser?
Vi kommer alla att dö en dag. Tyvärr (och kanske lyckligtvis finns det olika synpunkter), är livet ordnat på ett sådant sätt att vi får detta mirakel komplett med ett mycket obehagligt obligatoriskt tillägg - död.
Vissa biologer tror att detta inte alltid var fallet. Det verkar som att den berömda August Weismann var den första som tvivlade på dödets "oundviklighet". Detta är förfader till Weismanist-morganistiska genetiker, så hatade av Trofim Lysenko. I sin föreläsning, som Weismann höll i Freiburg 1881, sa han: "Jag ser döden inte som en primär nödvändighet, utan som något som förvärvas en andra gång i anpassningsprocessen." Döden uppfanns alltså av naturen med avsikt för att säkerställa förändring av generationer, utan vilka livet inte kan utvecklas och utan vilken evolution är omöjlig.
DNA: s roll i ärftlighet var ännu inte känd. Det var oklart hur genetik ordnade i allmänhet, och Weisman ansåg att allt detta skulle avslöjas: "Det finns ingen tvekan om att högre organismer i den version av deras design som har kommit till oss idag innehåller dödsfrön." Vilka frön pratar vi om? Naturligtvis om gener. Det är, om översatt till ett mer modernt språk, en välkänd biolog uttalade att dödsgener är inbäddade i alla levande organismer (det vill säga du och jag). Så det visar sig att de en dag kan slå på och vi kommer att dö direkt. Låt oss begå så att säga molekylärbiologiskt självmord.
Hur långt har vi kommit överens? Till den punkten att levande organismer på något sätt är programmerade att begå självmord? Det kan verka galen. Alla vet om instinktet för självbevarande, och i allmänhet, vad kan vara mer värdefullt för kroppen och en person än sitt eget liv?
Kampanjvideo:
Det högsta målet för en levande organism
Från en humanitär synvinkel, det vill säga vår mänskliga själviskhet, är naturligtvis livet det högsta värdet. Men författaren till dessa linjer är en professionell biolog och till och med en förkärlek för medicin. Så jag betraktar också en person som bara en levande varelse relaterad till ryggradsdjur, djur, däggdjur, från primaten, släktet Homo, arten sapiens. Och jag vet att för alla levande varelser finns det en sak som är mycket mer värdefull än deras eget liv. Detta är genomet av deras arter. Uppsättningen av alla gener, som bestämmer vad denna varelse är, vilken typ av varelse det är.
Och detta är en väldigt viktig sak. Genomen för varje art har bildats till följd av tiotals och hundratals miljoner år av evolution, och om den en gång är förlorad försvinner arten helt, vilket innebär att alla dessa miljoner år har gått förgäves. Alla levande varelser och i sitt nummer med dig, från sina föräldrar får en kopia av genomet, kontrollera dess (kopia) prestanda under livet, och om kopian visade sig vara bra, skickas den vidare till deras barn. Någon annan frågar om meningen med livet? Ur biologisk synvinkel ser det ut så här. Jag fick den, använde den lite och om den fungerar bra gav jag den vidare.
Vanligtvis sammanfaller genomernas intressen helt och hållet med dess tillfälliga transportör. Om varelsen, som inte har tid att lämna avkommor, dör, kommer en kopia av dess genom att försvinna för alltid. Men ibland inträffar mycket obehagliga situationer när bärarens önskemål inte sammanfaller med genomens behov. Och sedan visar våra gener genast oss vem som är chef för huset.
Ett bra exempel är bryggerjäst, ett av favoritämnen för forskning bland biologer. (Jag misstänker att detta beror på en underbar biprodukt som de kan producera.) Jäst är en ganska primitiv encellig svamp och den kan leva i två lägen: reproducera asexuellt eller ordna sexuell reproduktion för sig själv.
Om allt är bra i deras liv, så multiplicerar jästen, spionerar bort nya celler från sig själv, dess exakta kopikloner. Processen kan upprepas många gånger, och jästen lever mycket länge, multiplicerar i antal och försöker fånga så mycket utrymme som möjligt. Utvecklingen i detta läge är extremt långsam, eftersom variationen är mycket liten, nya och gamla celler blandas i miljön, och det finns många gamla. I allmänhet stagnation.
Men då börjar förhållandena försämras (till exempel har all den enkla maten som finns i området ätits). Jästceller känner att freebie är över och "bestämmer" att påskynda sin egen utveckling, genom att återfå förmågan att snabbt anpassa sig till nya förhållanden. Detta görs med två saker:
Obligatorisk sexuell reproduktion införs.
För att göra detta, är jästceller överens om vilka av dem som kommer att vara en pojke och vilka som kommer att vara en tjej, och ordna ett genutbyte.
Snabb död visas.
Programmerad död av jästceller, som saknas under mer bekväma förhållanden med asexuell reproduktion. Det är uppenbart nödvändigt för att den gamla jästgenerationen ska ge plats för den nya som är resultatet av "shuffling" av gener.
Och du vet vad som är signalen som utlöser den programmerade döden av jästceller? Feromon - ett ämne som jästen av ett kön känner företrädare för det motsatta könet. Upptäckten av detta faktum orsakade mycket buller i mängden jästforskare. Här är en sådan hjärtskärande berättelse om kärlek och död i bryggerjäst.
Offer är en allmän regel
Det är, så snart arten som behövdes för att påskynda sin egen utveckling, offrades omedelbart individernas intressen för Hans Majestets genom. Och denna regel, ledsen för enskilda individer, kan spåras av varelser av alla komplexiteter.
Tänk på de årliga som dör så snart deras frukt mognar. Förresten, de kanske inte är årliga alls. Avlar bara en gång. Till exempel lever bambu i årtionden, och blommar sedan, bildar frön och dör sedan. Observera att ett par mutationer i generna hos en årlig växt kan förvandla den till … en perenn. Till exempel lyckades belgiska genetiker göra detta, arbetet tilldelades publicering i Nature.
Tror du att detta bara gäller svamp och växter? Här är insekterna. Evolutionens krona, förresten! Fråga någon ryggradslös zoolog som är svalare - dipteraner eller några klumpiga kala apor? Mayflies lever inte länge: från ett par timmar till ett par dagar (beroende på den specifika arten), för de har ingen … mun. De kan inte äta och dö av hunger. Gillar varje singel? Jag tror inte det. Är de nöjda med arten av arten? Jag är säker. Bara för att det är en mycket framgångsrik, det vill säga en utbredd och mycket långvarig djurart. Mycket äldre än du och jag.
Bryt systemet, ändra programmet
Så konstigt nog finns det självmordsgenetiska program. Men vi började inte prata om dem alls för att återigen bli förvånade över arrangemanget av levande natur. Det är en mycket mer pressande fråga som berör var och en av oss. Kom ihåg - "vi kommer alla att dö"? Har inte vårt genom något att göra med detta sorgliga faktum? Har vi inte ärvt från våra primitiva förfäder ett genetiskt program, vars syfte är att föra oss till graven?
Jag kommer att försöka bevisa för er att det är så. Och vi har mycket råd att bryta detta program. Eftersom det behövs för det enda syftet att påskynda människans utveckling som biologisk art. Men vi behöver inte längre detta, för i stället för en snigels utvecklingstakten har människor länge använt en mycket snabbare och mer effektiv överlevnadsmetod som art - teknisk framsteg. Detta betyder att han inte längre behöver alla slags obehagliga evolutionära verktyg och att de kan stängas av, oavsett hur hans majestät den mänskliga genom protesterade mot detta.
Med andra ord är det fullt möjligt att ställa frågan, vill vi fortsätta att vara ett tillfälligt förvar med gener på vägen från en generation till en annan? En biologisk maskin som blindt följer beställningarna från sitt eget genom? Är det dags för ett maskinuppror?
Del 2: Hur det genetiska programmet driver människor till graven
Det största hotet mot människor är biologiskt åldrande, det vill säga den långsamma försvagningen av kroppens funktioner, vilket oöverträffande ökar sannolikheten för död. Det finns all anledning att tro att åldrande är resultatet av ett genetiskt program.
Med mänsklighetens och människans storhet är du och jag inget annat än biologiska maskiner. Våra föräldrar laddade upp ett program till oss - vårt liv, vårt genom - verkställandet av detta program. Vad är det? Det faktum att vi måste utvecklas i form av ett embryo, födas, växa upp och, om den nedladdade kopian av genomet lyckades hos oss, överföra denna kopia till våra barn. Men programmet slutar inte där. Eftersom det också finns ett sista steg i det - det är nödvändigt att frigöra en plats i grottan för att nästa generation ska dö.
Om alla håller med om de första etapperna i programmet, gillar de på något sätt inte att tänka på den sista delen. Och inte bara vanliga människor, utan också professionella forskare. Kanske beror det på att de flesta biologer är mycket förtjust i livet och i alla dess manifestationer. Egentligen var det därför vi blev biologer. Det är alltid mycket mer intressant för oss att utforska vart något kommer ifrån, än vart det går senare, hur det förstörs.
I detta avseende är historien för studier av proteiner väldigt lärorik (deras andra namn är proteiner, det är specifikt vad som kodas i våra gener, den viktigaste delen i alla levande system). Processen för proteinsyntes i celler började studeras noggrant redan på 50-talet och fick snabbt ut hur detta händer. Sedan 70-talet har alla läroböcker beskrivit motsvarande mekanism, som fungerar perfekt och hela tiden producerar alla proteiner vi behöver. Fråga: vart går de då? De lever inte för evigt. Cellen skulle helt enkelt brista från syntetiserade proteiner hela tiden. Men av någon anledning brydde sig biologer på något sätt inte så mycket om den här frågan. Och förbises ett stort och komplext system av proteinnedbrytning. Det upptar mer än 10% av alla våra gener, och som avgör exakt hur länge ett visst protein ska leva,beroende på dess funktion. Vissa av dem lever bara några timmar, andra är kvar i buren i flera år. De började tvätta om detta först i slutet av 80-talet, och Nobelpriset delades ut för upptäckten av ett system för målinriktad förstörelse av proteiner.
Skäm bort programmet
Skedde inte en liknande historia med organismens programmerade död? Kanske ville biologer inte bara tänka på det? Och förgäves! För om vår död också är programmerad, som vår födelse, ger detta oss en enorm chans att leva bättre och längre. Faktum är att biologi, med alla dess framsteg, är en ganska ung vetenskap. Vi vet fortfarande ungefär hur den levande naturen är ordnad och vet fortfarande inte hur vi skapar olika nya biologiska system som kan vara användbara för oss för att förlänga vårt eget liv. Men om vår död inträffar på grund av programmets insats, finns det inget behov att bygga någonting. Tvärtom, det är nödvändigt att bryta. Bryt det sista steget i detta program, som är dödligt för oss. Dessutom är det till och med möjligt att inte helt bryta den (detta kan vara farligt, och antagligen är det fortfarande omöjligt),det är ganska enkelt att störa det på något sätt, att sätta in denna mekanism i hjulen med pinnar. För alla ungdomar inom biologisk teknik och biologi vet vi på något sätt hur vi går sönder. Och då kommer mekanismen att fungera sämre, vilket innebär att vi kommer att leva längre.
Och ändå finns det en liknande mekanism för programmerat självmord i människokroppen? Kanske har forskarna på något sätt förbisett det, bara för att det inte finns där, och inte för att de inte ville titta? Med all respekt för mina kollegor tror jag inte det. Och sedan kommer jag att försöka bevisa hur det är möjligt i en så slapp vetenskap som biologi att ja, vi har det här programmet. Och du kan ganska börja slåss mot den. Men för att ta reda på vad det handlar om måste du läsa denna serie artiklar till slutet.
Tja, vilken typ av program kan vi prata om? Det finns flera alternativ, och låt oss börja med det enklaste. Det är en mycket otäck och dödlig sak som sepsis. Det händer vanligtvis när blodet smittas av bakterier. Det vill säga om ett stort antal mikrober tränger in i blodet är det mycket farligt. En persons temperatur stiger kraftigt, den så kallade systemiska inflammationen utvecklas och processen slutar troligen på det mest sorgliga sättet - patienten dör. Förresten, detta fungerar också på andra djur - råttor, möss och andra djur.
Varför händer detta? Det verkar som om allt är klart. Bakterier började föröka sig i blodet, immunsystemet kan inte klara dem och de "äter" människokroppen från insidan. Och vad, undrar man, kanske inte passar oss med en så enkel och förståelig förklaring?
Dödligt immunitet
Men här är problemet. Vid någon tidpunkt visade det sig att samma effekt kan uppnås (inte naturligtvis hos människor utan i ett experiment på råttor) om döda (!) Bakterier införs i blodet. De kan varken reproducera eller "äta" någonting. Och symtomen är desamma - feber och inflammation, och som ett resultat dödsfall av flera organsvikt. A ha! - sade de intresserade forskarna, - det betyder att bakterier inte är hemska i sig själva, men för att de innehåller något mycket giftigt ämne för människor (eller möss)! Det orsakar också septisk chock. De började förstå och isolerade verkligen ett sådant ämne från bakterier, eller snarare från deras skal. Om det rengörs och införs i blodet från ett djur, kommer den olyckliga varelsen på samma sätt att dö av septisk chock. Vad är det här ämnet? Vilket fruktansvärt bakteriegiftsom omedelbart kallades endotoxin - det vill säga bakteriens inre gift?
Det visade sig att detta är en enkel polymer bestående av rester av sockerarter och lipider - lipopolysackarid (engelska förkortning - LPS). I dess kemiska väsen är ämnet helt ofarligt, det är bara ett byggnadsmaterial som utgör cellväggen hos bakterier. Hur kan LPS vara giftigt för däggdjur? De började förstå ytterligare och fick reda på att däggdjur har speciella proteiner - LPS-receptorer, som ständigt övervakar blodet för att detta ämne ser ut. Och om de upptäcker en viss mängd LPS, utlöser de en fruktansvärd kaskad av biologiska reaktioner, som vi kallar septisk chock. Om vi gör en mutant mus som har en trasig gen för denna receptor, då för en sådan GMO-mus är den mest dödliga dosen av LPS absolut oskadlig.
Hennes kropp kommer helt enkelt inte att märka "endotoxinet" och kommer att fortsätta leva lyckligt vidare. Du kan bryta detta självmordsprogram på ett annat sätt. Den kusliga inflammatoriska kaskaden som svar på LPS är en del av kroppens immunsystem. Vi känner till ämnen som kortikosteroider som dexametason som är bra på att undertrycka immunsystemet. Följaktligen, om LPS injiceras i en mus tillsammans med dexametozon, kommer naturligtvis musens LPS-receptorer att upptäcka och överföra en signal "uppåt" till immunsystemet. Men detta kommer inte att leda till något fruktansvärt, eftersom det kommer att inaktiveras. Och musen kommer att överleva.
I allmänhet, om vi utelämnar alla dessa fruktansvärda detaljer, är slutsatsen följande: dödsfall från septisk chock inträffar som ett resultat av arbetet i ett speciellt självmordsprogram. Kroppen dödar sig själv om den upptäcker ett tillräckligt stort antal patogena bakterier i sig själv. Just nu är mycket känt om detta program: hur det startar, vilka delar av immunsystemet det aktiverar, hur och när processen går in i en irreversibel fas.
Offer för resten
En rimlig fråga uppstår, men mycket älskad av biologer: varför? Varför hade däggdjur detta dödliga system? Det behövs definitivt inte av en separat organism. Utan det septiska chocksystemet skulle han ha åtminstone en viss chans att "krossa" infektionen och överleva. Men naturen ger inte denna chans, slutar det olyckliga, och även om bakterierna som infekterade honom redan är döda. Varför?
Ett exakt svar på denna fråga kan naturligtvis inte ges, för evolutionsvägarna är obestämliga … ja, eller den som leder den där. Men faktiskt ser hela historien väldigt rimlig och praktisk ut. Det är sant, inte ur en enskild persons synvinkel, som naturens krona, utan ur Hans Majestets synvinkel genom Homo sapiens.
Under primitiva tider, som enligt evolutionära standarder bara var några sekunder sedan, var en infekterad person extremt farlig för resten av sin art. Eftersom han kunde överföra infektionen till dem, smitta hela befolkningen och … tänk om det här är den sista populationen av denna art? Då försvinner han (arten) och därmed hans genom. Värre, även om sjukdomen inte är dödlig, är den fortfarande mycket farlig. Faktum är att i de första stadierna kämpar kroppen infektion genom att syntetisera mycket giftiga ämnen - fria radikaler (jag kommer att prata om dem i en av följande kolumner).
Dessa ämnen är mutagena. Och om infektionen var allvarlig, syntetiseras många radikaler, och detta är redan ett direkt hot mot uppkomsten av för många mutationer i genomet. Tja, hur kommer en sjuk individ att överleva och med alla dess mutationer föda barn med icke-förståelige genom? Farlig! Ur artens synvinkel och, viktigast av allt, dess genom, är det mycket att föredra om den infekterade individen inte springer någonstans, ligger lugnt under den närmaste busken och … dör utan att smitta släktingar och inte längre deltar i reproduktionen. Detta är målet för septisk chockprogrammet.
Men i den moderna världen behöver ingen person ett sådant program alls. Eftersom vi har antiseptika och antibiotika.
Och om ålderdom
Tja, den galiga läsaren som har hållit till dessa linjer kommer att säga, låt oss säga att sepsis är ett program. Men lyckligtvis är septisk chock långt ifrån den huvudsakliga dödsorsaken hos människor. Det finns andra som är mycket vanligare. Och vad har de att göra med program, genom och uppror av biologiska maskiner?
Svaret är: vet du vad som är den vanligaste dödsorsaken? Hotar 100% av människor över, säger, 20 år gammal? Detta är biologiskt åldrande! Det vill säga en långsam och konsekvent försvagning av kroppsfunktioner med åldern, vilket oöverträffande ökar sannolikheten för döden. Så författaren tillhör de biologer som tror att vi har all anledning att överväga åldrande som ett resultat av ett sådant genetiskt program. Och i nästa nummer av vår bioserie kommer jag att försöka presentera dig bevis på denna djärva hypotes, och nakna evolutionära mästare kommer att hjälpa mig i detta.