«Не факт, что возможно замедлить и отменить это чёртово старение в идеальных условиях»
Самой популярной темой среди учёных и обычных смертных во всём мире является продолжительность жизни. Поисками ответа на вопрос, возможно ли отсрочить старение и увеличить количество проживаемых лет, занимаются и на кафедре биологической эволюции биофака МГУ. Её заведующий, доктор биологических наук Александр Марков рассказал «Компаньон magazine» о промежуточных итогах эволюционного эксперимента над дрозофилами, пояснил, в чём важность открытия исландских учёных о том, что образованные люди хуже размножаются, и высказал предположение, к чему это может привести.
— Александр Владимирович, имя Перми носит не только геологический период развития Земли, но и вымирание, случившееся около 252 млн лет назад. Как это событие повлияло на процесс эволюции?
— Пермо-триасовое вымирание было самой страшной катастрофой в истории земной жизни за последние 600 млн лет. Ничего ужаснее на этой планете не происходило. Погибло большинство живых существ, а те, которые выжили, стали очень малочисленными. Палеонтологическая летопись в первые несколько миллионов лет после этого события почти безжизненная. Большинство специалистов сейчас достаточно уверенно говорят, что причиной чудовищной катастрофы был резкий всплеск вулканической активности в Сибири. Залитыми лавой оказались миллионы квадратных километров земли, слой вулканических отложений достиг пары километров в толщину. Поток вещества из нижней мантии Земли стал подниматься, подошёл к литосфере, начал её разъедать, вылезать на поверхность, при этом происходила дегазация магмы, выбросы летучих веществ были очень резкими, что привело к изменению климата, закислению океана. В воде погибли почти все организмы, обладавшие массивными скелетами, остальные очень сильно пострадали. Освободилось много ниш, и последующее восстановление сопровождалось скачкообразными изменениями в структуре сообществ. Например, в морской фауне до пермского великого вымирания было больше прикреплённых, неподвижных животных, а после него соотношение изменилось. Резко выросло разнообразие хищников относительно разнообразия жертв. Больше стало форм высокоорганизованных, физиологически забуференных, то есть способных выдерживать колебания среды. Возможно, ценой снижения приспособленности в благоприятное время. Это очень интересная тема. Те, кто пережили пермский кризис, — это те, кто в принципе могут переносить неприятности. Когда вы дышите всей поверхностью тела, у вас всё хорошо и вы быстро размножаетесь, пока в воде много кислорода. Когда у вас жабры или совершенные лёгкие, в идеальных условиях вы проигрываете, затрачивая ресурсы на создание сложных органов дыхания. Однако в долгосрочной перспективе, при наступлении плохих времён, в выигрыше всегда оказываются организмы, обладающие более совершенными, сложными системами.
— Современный человек как биологическое существо насколько приспособлен и готов к серьёзным неприятностям, возможным катастрофам?
— Если сильно упрощать, человек имеет рекордную защищённость от всяких превратностей судьбы. В эту сторону наши предки двигались долго и упорно. Наш мозг, выросший по объёму втрое за последние 2 млн лет, — это орган, который позволяет учиться, вырабатывать сложное поведение и находить решение сложных задач в непредвиденных обстоятельствах. Современные люди как вид смогут выдержать серьёзные потрясения. Хотя неприятно нам, конечно, будет.
— В лекториуме Фестивального дома в Перми вы выступили с докладом о 10 научных открытиях 2017 года. По какому принципу ранжируете их?
— Я выбрал те научные открытия, которые показались мне интересными. Чистая вкусовщина. Сотрудник нашей кафедры Сергей Лысенков, специалист по коэволюции, также выделил десятку самых интересных, с его точки зрения, открытий. Совпали мы, кажется, в четырёх. На обоих, например, произвёл впечатление новый вид вьюрков. Что называется, простенько и со вкусом.
— Одно из открытий, которые вы выделили, заключается в том, что образованные люди хуже размножаются. В чём его важность и в результате каких исследований доказан этот факт?
— Мне интересно, куда идёт эволюция человечества. Исследование, которое провели исландские учёные, является самым масштабным и внушительным в этой области. Оно стало возможным благодаря тому, что в начале 2000-х годов впервые был прочтён некий геном человека, собранный из нескольких геномов разных людей. С тех пор технологии настолько развились, что в распоряжении учёных теперь имеются тысячи разнообразных геномов. Известна значительная часть полиморфных локусов, то есть тех точек в геноме, где есть вариабельность между людьми. Это позволяет получать подробные данные о десятках и даже сотнях тысяч людей. Имея такой объём данных, можно реально смотреть, как работает отбор. Исландские исследователи взяли полные генотипические данные более чем сотни тысяч соотечественников, а также данные о ряде фенотипических признаков каждого человека. В том числе медицинские показатели, показатели когнитивных способностей и уровень образования, который в Исландии измеряется очень просто. Есть несколько градаций: абсолютно все обладают минимальным 10-летним уровнем образования, кто-то после его достижения идёт в бакалавриат и переходит на вторую ступень, кто-то не останавливается на этом, поступая в магистратуру и переходя на третью ступень и так далее. Разработаны очень сложные статистические методы обработки этих данных. Найдено более сотни локусов, которые достоверно влияют на врождённую склонность к получению образования. И ещё можно подсчитать полигенный индекс склонности к получению образования по всем полиморфным позициям. В общем, взяв геном конкретного человека, по его полиморфным позициям учёные могут в виде одного числа представить его врождённую склонность к получению образования.
— Насколько эта склонность зависит от генов?
— Примерно на 40%, и на 60% — от среды, воспитания, всяких случайностей. Мы пока копаемся в этих 40%.
— В России, в МГУ такие исследования проводятся? Могу я определить такое число, например, для своих детей?
— В России ничего подобного не проводилось и не проводится. У нас даже близко нет такого количества генотипированных людей, с таким подробным анамнезом. Исландия — совсем другое дело. Это страна, где исторически про всех всё записано. Чуть ли не каждый житель может рассказать свою родословную, вплоть до первых поселенцев. Кроме того, государство там выделяет огромные деньги на проведение научных исследований.
Возвращаясь к самому вопросу. Получив для каждого человека величину его генетической предрасположенности к получению образования, смотрят, сколько он родил детей. Почти вся дарвиновская приспособленность у современных людей в развитых странах сводится к количеству оставленного потомства. Больше можно ничего не знать. И если мы видим, что люди с высокой генетической предрасположенностью к получению образования оставляют меньше детей, значит, идёт отбор против генов образования. Эти же самые гены, которые положительно влияют на образование, положительно влияют на интеллект и здоровье. Поэтому отрицательный отбор по ним автоматически приводит к тому, что люди будут становиться более болезненными и более глупыми. Исландцы рассчитали, насколько будет снижаться средний IQ в популяции, если дело пойдёт так, как оно идёт. Получилось, на три балла IQ за 100 лет. Вроде бы ничего страшного, но, если подсчитать за 1000 лет, это уже катастрофа.
— То есть если эта тенденция не остановится, то человечество деградирует?
— Можно только фантазировать на эту тему. Мы не знаем, что было раньше, в XVIII, XIX веках. Есть основания полагать, что отбор на «поглупение» начался сравнительно недавно, в связи с развитием цивилизации, средств контрацепции, планирования семьи, социального обеспечения незащищённых. Много факторов сложилось. С одной стороны, умные люди получили возможность отложить рождение ребёнка на потом, чтобы сделать карьеру, и это резко снижает их дарвиновскую приспособленность. С другой стороны, глупым людям, больным, инвалидам государство помогает, поддерживает их, лечит и так далее, что позволяет им более успешно распространять свои гены, чем они могли это делать в том же XVIII веке. Возможно и такое, что отрицательный отбор по генам интеллекта, здоровья включается на определённом уровне развития цивилизации, она начинает клониться к упадку, приходят варвары — дикие, неразвитые, но с хорошими генами — и завоёвывают угасающую империю. Создаётся новая цивилизация, снова растёт, снова включается отрицательный отбор, и она снова исчезает. В таком духе размышлял ещё Фишер, один из главных создателей генетической теории естественного отбора.
— Тем временем всё прогрессивное человечество размышляет над вопросом, как отложить старость и продлить жизнь. Знаю, что вы также занимаетесь изучением проблем геронтологии.
— Я теоретик эволюции, давать практические советы медицинского плана некомпетентен. Есть общеизвестные вещи, которые сокращают и, напротив, продлевают жизнь. Совершенно определённо надо меньше есть, тогда дольше проживёте. Если условия жизни в целом дрянные, фоновая смертность высокая, как у каких-нибудь дикарей в джунглях, которых постоянно жрут ягуары, то факторы, продлевающие жизнь, будут одними. А если человек живёт в высокоразвитом, богатом обществе, они будут иными.
Продолжительность жизни, как и все признаки, как и признак образования, зависит отчасти от генов, отчасти от среды. Она может эволюционировать. Можно ли вообще сделать человека нестареющим, не знаю. Отменить старение пока не удалось ни у одного животного. Но все учёные как с ума посходили — начали изучать геронтологию. Генетики открыли миллион генов, влияющих на продолжительность жизни, диетологи открыли миллион компонентов еды, которые влияют на продолжительность жизни, и так далее. Нас на кафедре также очень интересует тема продолжительности жизни, и мы проводим эволюционный эксперимент с дрозофилами. Суть его в том, что разные линии мух, полученные от одной исходной дикой популяции, приспосабливаются к разным плохим условиям. Выяснилось, что если мух, адаптированных к крахмальному корму, поместить в благоприятные условия, то они быстрее старятся и умирают, нежели контрольные мухи, которые постоянно содержатся на хорошем корме. И мы собираемся изучать, почему именно так произошло. Генетики открыли массу генетических уловок, как можно увеличивать продолжительность жизни дрозофил. Но от длительного содержания в лаборатории у мух ускоряется процесс старения и сокращается продолжительность жизни. У меня есть одно предположение, почему это так. Мы переписывались в фейсбуке с известным геронтологом Алексеем Москалёвым, и он сообщил, что благодаря генной инженерии и всяким ухищрениям у них есть мухи, которые живут до 120 дней. У дрозофилы день считается за человеческий год. 120 дней для мухи много. А наши контрольные мухи с помойки при переходе на хороший корм живут до 128 дней без генетических фокусов.
— В отношении человека, перемещённого из плохих условий в хорошие, это ведь тоже действует.
— Да. У дикарей в джунглях средняя продолжительность жизни очень низкая. А в развитых богатых странах почти никто не умирает до 60—70 лет, только в районе 80 лет начинает быстро расти смертность. Но потом происходит катастрофа, облом — в районе 90 происходит старение в чистом виде, несмотря на качественную медицину, питание, условия быта. На первый план выходит генетическая программа, стареет человек, и никуда не денешься. Есть основания полагать, что в самых развитых странах люди приблизились к тому пределу, до которого можно увеличивать продолжительность жизни путём улучшения среды. Рекорд долголетия человека — 122 года. Похоже, что люди упёрлись в потолок. Похоже, что генная инженерия может противодействовать факторам среды и продлевать жизнь людям, страдавшим от заразы и голода. Однако не факт, что возможно замедлить и отменить это чёртово старение в идеальных условиях.
— У вас есть мечта разгадать научную загадку? И вообще, много осталось тайн в биологии?
— Запас тайн в эволюционной биологии неиссякаем. Нет такого, чтобы исследовали какую-то проблему и наконец всё разгадали. Чем больше мы узнаём, тем больше новых вопросов возникает. Казалось бы, дрозофила, которую уже сотню лет изучают, что там ещё исследовать? Но нет, она абсолютно неисчерпаемая муха! Неизвестно множество фундаментальных вещей, не говоря уже о молекулярных. Недавно в Nature была опубликована статья о результатах наблюдения за поведением мух. По нынешним временам это вообще редкий случай, когда исследование не связано с генами, ДНК и так далее. Известно, что самцы конкурируют за самку: всё время дерутся друг с другом и пристают к ней. Самцам это выгодно, чтобы оставить потомство, а у самки здоровье портится, плодовитость снижается и в конечном итоге жизнь сокращается. Тот случай, когда оптимальная стратегия для самца не совпадает с оптимальной стратегией для самки, конфликт полов. Так вот, оказалось, что если в одну пробирку посадить двух самцов, которые приходятся друг другу родными братьями, то они гораздо меньше дерутся и гораздо нежнее относятся к самке. Они чувствуют родственную связь и становятся менее агрессивными. Раньше никто этого факта не знал.
— Тот стандарт преподавания биологии, который даётся в современной российской школе, по вашему мнению, позволяет возбудить интерес детей к этой науке?
— Давно не видел школьных учебников по биологии и не заходил в средние школы. Знаю, что в Москве появилось достаточно большое количество школ, биологических классов для способных, заинтересованных детей, из которых выходят очень продвинутые ребята. Они поступают на биологический факультет МГУ и на первых двух курсах знают всё лучше лектора. Уровень абитуриентов сохраняется довольно хорошим.
— Оцените, пожалуйста, уровень финансирования науки, научных исследований в России.
— Раньше можно было делать великие открытия, наблюдая за падением яблока с дерева. Сейчас, понаблюдав за дрозофилами, можно получить материал для статьи в Nature, но очень редко. Это потрясающее исключение. Большинство статей в этом журнале написаны по итогам реализации гигантских, очень дорогих исследовательских проектов с привлечением десятков авторов и работой с большими данными. У нас в стране наука сейчас не очень благоденствует. Созданы какие-то оазисы, ориентированные на Запад и залитые деньгами, типа Сколтеха, некоторых частей «Вышки». Но это крошечные островки, ничтожный процент от маленькой российской науки. Всё зависит от того, чего это общество хочет добиться.
|