Помоги проекту - поделись книгой:
Хотя смерть сама по себе кажется проще жизни, наши знания о зарождении клеток по крайней мере на столетие опередили понимание того, как клетки умирают. Процесс деления, при котором из одной клетки образуются две идентичные дочерние, — митоз — был впервые описан немецким врачом и ученым Вальтером Флеммингом в 1882 году. Мейоз, в ходе которого одна клетка делится на две другие уникальные, участвующие в половом размножении, был также открыт немецкими учеными — Теодором Бовери и Августом Вейсманом — в 1887 году[3]. Таким образом, появление новых клеток было неплохо изучено еще в конце XIX века.
Напротив, клеточная смерть до весьма недавнего времени не только оставалась малоизученной, но и вообще очень редко фиксировалась. Просиживая за микроскопами, патологи, микробиологи и представители прочих специальностей почти не видели умирающих клеток, тогда как клеточное деление регулярно наблюдалось на их предметных стеклах. Из соображений удобства все просто считали, что какие-то клетки непрерывно погибают, чтобы освободить место для тех, что только образовались. Недавние достижения в области клеточной биологии не только значительно расширили наши знания о смерти клеток, но и многое рассказали об их жизни.
Ответ на один из самых животрепещущих вопросов современной биологии был получен из самого неожиданного источника.
Нематоды
Клеточное программирование онтогенеза таких нематод впервые начали изучать в британском Кембридже, а позже эти исследования были продолжены в одноименном городе в американском штате Массачусетс. Биолог из Южной Африки Сидней Бреннер занялся биологией развития в Кембридже (Великобритания), где вместе с Джоном Салстоном проанализировал все гены
Сегодня мы знаем три наиболее частых механизма умирания клеток: апоптоз, некроз и аутофагия[8]. Все они имеют важные метафизические последствия.
Самый уродливый, наименее элегантный тип клеточной смерти — это некроз. Это слово происходит от греческого νεκρός, «мертвый», а сам процесс запускается, когда клетки внезапно лишаются питательных веществ и энергии. В случае нарушения кровоснабжения органа — например мозга после инсульта или сердца после инфаркта миокарда — пострадавшие клетки подвергаются некрозу. Он начинается с повышения проницаемости клеточной мембраны. Окружающая жидкость все в больших объемах проникает внутрь клетки, которая фантасмагорически набухает до тех пор, пока не лопается, при этом все ее содержимое вытекает в межклеточное пространство. Такое, казалось бы, бессмысленное разрушение выполняет очень важную задачу, поскольку первые подвергшиеся некрозу клетки выступают в роли сторожа, предупреждающего все остальные части тела о воздействии повреждающего фактора, будь то травма, перегрев, переохлаждение или отравление[9]. Организм человека всегда находится под присмотром иммунной системы, выискивающей чужаков. Содержимое клеток представляет собой тайную сторону организма, которая всегда заключена в пределах мембраны, поэтому при попадании в кровь оно будет воспринято как нечто чужеродное. Поскольку организму непривычно видеть подобные молекулы вне пространства клетки, их высвобождение подает ему сигнал тревоги, в ответ на который он незамедлительно высылает на помощь подкрепление в виде иммунных клеток.
Активация иммунной системы запускает программу вторичной переработки высвободившихся материалов, спасения того, что можно спасти, и устранения повреждения. Клетки, подвергшиеся некрозу, вернуть уже невозможно, однако иммунная система помогает предотвратить распространение поражения на пока незатронутые области. Несмотря на то что ранее некроз считался случайной и неконтролируемой формой клеточной смерти, недавние исследования показали, что это тщательно скоординированный процесс, который селективно запускается и останавливается молекулярными сигнальными каскадами[10].
Аутофагия — процесс, при котором клетка поглощает (др. — греч. φαγεῖν — «есть») саму себя (αὐτός — «сам»), целиком или по частям. Будучи преддверием смерти, аутофагия имеет огромное значение не только для смерти, но и для жизни. Этот механизм используется клетками для того, чтобы в периоды недостатка ресурсов превращать свои поврежденные или ненужные компоненты в приносящие пользу питательные вещества. В отличие от некроза, который начинается в случае полного прерывания снабжения клетки, например во время инфаркта миокарда, аутофагия используется в условиях относительного дефицита ресурсов, например при сердечной недостаточности. Когда питание ограничено, но все же имеется (в отличие от ситуации с некрозом), клетка пытается остановить ненужные процессы или избавиться от поврежденных компонентов за счет образования аутофагосом — небольших пузырьков с вредным содержимым. Аутофагосомы захватывают те компоненты или материалы, от которых клетка решила избавиться, и преобразуют их в питательные вещества. Однако масштабная аутофагия может привести к клеточной гибели аутофагического типа.
В целом аутофагия представляет собой незаменимый способ отсрочить смерть клетки за счет поглощения собственных поврежденных частей вроде митохондрий — клеточных электростанций, которые преобразуют кислород в удобную для клетки форму энергии и могут вызывать клеточную гибель, если вдруг лопнут. Неспособность к аутофагии на самом деле приближает смерть клетки, а не задерживает ее.
Наконец, мы добрались и до апоптоза — пожалуй, самой важной и интересной формы клеточной гибели. В случае некроза процесс начинается с нарушения целостности клеточной мембраны, но при апоптозе мембрана сохраняется неповрежденной до самого конца. Несмотря на всю сложность этого механизма, апоптоз происходит гораздо быстрее митоза (приблизительно в двадцать раз). Наверное, именно поэтому его редко удается наблюдать под микроскопом: весь процесс занимает всего несколько часов.
Когда клетка вот-вот приступит к апоптозу, она принимает более округлую форму и отдаляется от своих соседок. Сигнал уничтожить себя она получает после того, как ее коснется старуха с косой клеточного царства — фактор некроза опухоли альфа (tumor necrosis factor alpha, TNFα), который подбирается к клетке и прикрепляется к рецептору, расположенному на ее мембране. Это своего рода молекулярная версия поцелуя смерти, и она запускает так называемый сигнальный путь рецептора смерти. После этого клетка покорно следует своей судьбе и вводит в игру каспазы — всегда имеющиеся внутри клетки ферменты, которые, как правило, заняты поддержанием ее общей жизнедеятельности, устранением повреждений и т. д. Однако в случае активации через рецептор смерти они запускают цепочку событий, которая заканчивается тихой смертью клетки при сохранении ее целостности. Другой путь, по которому может пойти апоптоз, связан с митохондриями, которые, заметив повреждение клетки, высвобождают прямо внутрь нее белки, вызывающие начало апоптоза. Один из этих белков получил емкое наименование DIABLO, и именно он активирует каспазы-истребители, тем самым обрекая клетку на верную гибель.
Ключевой особенностью апоптоза является то, что органеллы клетки начинают съеживаться. Клеточная мембрана при этом сохраняется, что позволяет скрыть происходящие внутри клетки процессы и, таким образом, не беспокоить иммунную систему. От мембраны начинают отделяться небольшие пузырьки, и клетка распадается на части. Апоптоз часто сравнивают с контролируемым сносом небоскреба, где очень важно быть уверенным в том, что не будут повреждены соседние здания[11]. Сигнал, что клетка приговорена к смерти, путем сложного каскада взаимодействий передается фагоцитам — небольшим клеткам, функция которых заключается в переваривании клеточных компонентов. Непосредственно перевариванием других клеток занимаются фагосомы фагоцитов — они отличаются от аутофагосом тем, что их мишенью являются другие клетки, а не те, из которых они образовались. Испускаемый переживающими апоптоз клетками сигнал отличает их от всех остальных, делая их, тем самым, пригодными для поглощения.
Жизнь и смерть на самом базовом, клеточном уровне нашего существования гораздо более сложны, динамичны и сбалансированы, чем на уровне всего человеческого организма, где они воспринимаются как уравнение со всего двумя решениями. В любой момент нашего существования одни клетки начинают свою жизнь, а другие получают сигнал умирать. Мы живем — но какая-то наша часть постоянно умирает. Если бы апоптоза не существовало, среднестатистический человек накапливал бы за всю свою жизнь две тонны костного мозга, а его кишечник имел бы в длину пятнадцать километров. Даже на уровне единичных клеток мы все время видим неустойчивое равновесие между факторами, которые вызывают апоптоз, и факторами, которые его блокируют. Таким образом, каждая клетка нашего организма подчиняется силам, приближающим ее к смерти и отдаляющим от нее; в более широком смысле мы состоим из клеток, которые непрерывно одновременно гибнут и начинают свое существование. Когда суммарное воздействие апоптозов превышает влияние митозов, мы, люди, понемногу приближаемся к смерти.
Понимание различных типов клеточной гибели позволяет многое узнать о жизни и культуре клеток. Очевидно, что клетки, в отличие от людей, ничего не чувствуют и не испытывают эмоций, а также не следуют этике и морали. Однако экология и механика их смерти свидетельствует, как тесно жизнь и смерть переплетены между собой. На самом деле, когда клетка «забывает», как умирать, она становится угрозой для всего организма. Именно такие клетки вызывают рак.
Причиной возникновения половины раковых заболеваний являются нарушения в процессе апоптоза. У всех здоровых клеток есть верный страж под названием «белок p53». Обнаружив повреждения в клетке, он запускает апоптоз, активируя необходимые для этого белки, среди которых PUMA, Noxa и Bax. В ответ на повреждения под воздействием радиации, токсинов или других факторов, p53 позволяет белкам PUMA, Noxa и Bax так ловко организовать смерть, что другие клетки продолжают жить как ни в чем не бывало. Однако при таких раковых заболеваниях, как, например, хронический миелолейкоз, из-за мутации в p53 поддерживающие жизнь клетки белки вроде Bcl-2 оказываются более активными, что лишает организм возможности надлежащим образом проводить операции по зачистке и, в свою очередь, приводит к появлению бессмертных раковых клеток. Лекарство иматиниб, используемое для химиотерапии хронического миелолейкоза, блокирует белки, которые относятся к семейству Bcl-2. Другие лекарства от рака помогают восстановить необходимую частоту апоптоза раковых клеток иными способами. Одни делают это за счет активации рецепторов смерти, другие блокируют сурвивин — белок, который ингибирует каспазы. Клеточная смерть на самом деле так важна, что любые попытки ее избежать, хоть и оставляют клетки в как бы живом состоянии, снижают их функциональность до такой степени, что их часто называют «клетками-зомби»[12].
При этом слишком много апоптоза, как несложно догадаться, тоже не очень хорошо. При таких заболеваниях, как болезни Хантингтона, Паркинсона и Альцгеймера, а также боковой амиотрофический склероз, неправильно уложенные белковые молекулы накапливаются в нервных клетках, вызывая преждевременную клеточную смерть. Тем не менее препараты, которые способствуют процессу аутофагии, позволяют клеткам уничтожать эти вредные белки. Слишком интенсивный апоптоз наблюдается и во время инсульта, инфаркта миокарда, СПИДа и некоторых аутоиммунных заболеваний, так что сейчас разрабатываются экспериментальные препараты, в необходимой мере сдерживающие апоптоз в таких случаях.
Наше понимание апоптоза пролило свет и на общественную жизнь клеток. Смерть не то событие, что происходит в одиночестве, и это почти всегда накладывает свой отпечаток на происходящее. В статье, опубликованной в журнале
Многие из тех механизмов, которые позволяют свершиться смерти, в действительности чрезвычайно важны для выживания не только отдельных особей, но и всей экосистемы. Осенний листопад гарантирует обновление и постоянное возрождение лиственных деревьев. Хуже клетки, которая забыла, как жить, может быть только клетка, которая отказывается умирать.
Когда стало понятно, что клеточная смерть не наступает просто по стечению обстоятельств, ученые приступили к изучению того, как именно клетки отбраковываются с жизненного конвейера и приговариваются к смерти. Является ли это лишь вселенской случайностью, или тут таится нечто большее? Определяет ли будущее клетки безжалостный рок, или оно зависит от ее окружения и предшествующей деятельности? Можно ли по клетке угадать ее возраст, как это происходит с многоклеточными организмами вроде людей? И существует ли способ отсрочить момент клеточной гибели?
Кроме того, хотя бессмертие — лишь теоретическая конструкция, весьма интересно поразмышлять над тем, что же не позволяет нам его достичь. Первая очевидная причина — это болезни. Если люди до хрипоты спорят о смысле своего существования, то большинство биологических организмов предназначены только для того, чтобы жить. Болезнь — это просто любой сбой в тщательно срежиссированной хореографии основных жизненных функций. Пока наша нескончаемая борьба за здоровье идет своим чередом, победа над болезнями по-прежнему остается самым простым способом увеличить продолжительность жизни. Ибо если болезни — это конкретные и узнаваемые отклонения от нормы, где-то на заднем плане скрывается другое препятствие для бессмертия, не менее нормальное, чем сама жизнь. Это старение.
В 1825 году британский математик Бенджамин Гомперц осознал, что у человеческой смертности есть две отдельные причины[15]. В дополнение к внешним факторам, таким как травмы или заболевания, существует также и внутренний износ организма, который он называл «залогом немощи». Старение, проявляющее себя в появлении седых волос, снижении тембра голоса и ослаблении рефлексов, — это наиболее упорный из врагов человека. Оно неутомимо, как волны, что разбиваются о скалы, и сильно, как река Колорадо, сформировавшая Большой каньон. Возраст продолжает разрушать нас, даже когда мы находим все более эффективные способы предотвращать, лечить и смягчать болезни.
Формирование современных представлений о жизни клеток началось при довольно необычных обстоятельствах. Алексис Каррель, тогда всего лишь студент-медик в Лионе, случайно оказался рядом, когда некий анархист нанес тогдашнему президенту Франции смертельные ножевые ранения[16]. После того как швов, наложенных местными хирургами, оказалось недостаточно, чтобы скрепить поврежденные сосуды президента, Каррель загорелся желанием заняться сосудистой хирургией. Он начал с того, что нанял мадам Лерудье, одну из самых искусных белошвеек Лиона, чтобы она научила его своему искусству[17]. На основе приемов, разработанных для изысканных платьев, Каррель создал технику, которая произвела настоящую революцию в области сшивания человеческих сосудов и органов. Но стоило ему применить свои недавно усвоенные навыки и достигнуть удивительных клинических результатов, вместо заслуженных наград и успешной карьеры на Карреля обрушились лишь несправедливости со стороны тех, кто завидовал его способностям. После многочисленных разочарований он решил бросить все и отправиться в Канаду, чтобы там «забыть о медицине и посвятить себя разведению крупного рогатого скота»[18].
Но не прошло и нескольких месяцев с момента его прибытия в Канаду, как о его талантах стало известно и там, после чего ему предложили место в Чикагском университете. На протяжении следующих десяти лет Каррель сделал для развития хирургии больше, чем практически любой другой хирург того времени. В специальном панегирике
Каррель присоединял внутреннюю оболочку к внутренней оболочке, артерию к артерии, вену к вене и артерию к вене — причем делал это концом к концу, бок в бок и концом в бок. Он использовал трансплантаты-заплатки, аутотрансплантаты, аллотрансплантаты, резиновые трубки, стеклянные трубки, металлические трубки и быстро рассасывающиеся магниевые трубки… Он пересаживал щитовидную железу, селезенку, яичники, конечности, почки и даже сердце, тем самым доказав, что с точки зрения хирургии пересадка органов не только возможна, но и не представляет особой сложности[19].
В итоге, к огромной досаде хулителей в его родной Франции, в 1912 году Каррель был удостоен Нобелевской премии по медицине — первым среди ученых из Соединенных Штатов Америки.
Для Карреля, который своими собственными руками справился с таким множеством трудностей, казалось, не было ничего невозможного. Он уже умел восстанавливать кровеносные сосуды, которые ранее считались не подлежащими восстановлению, и пересаживать органы, пересадка которых прежде казалась невозможной. Естественный ход мысли подталкивал Карреля к изучению того, как можно неограниченно долго поддерживать жизнеспособность человеческих органов, — то есть к неизбежному первому шагу на пути к снятию с человека проклятия смертности. Способ выращивать культуры клеток вне тела был найден лишь незадолго до того, и Каррель был уверен, что общепринятая на тот момент теория Августа Вейсмана (уже упомянутого нами первооткрывателя мейоза) об ограниченности числа возможных делений клетки может быть опровергнута[20].
В своей статье под названием «О вечной жизни тканей вне организма», опубликованной в
По мнению Карреля, старение и смерть не являлись чем-то неизбежным, поскольку происходили из-за «накопления продуктов катаболизма и истощения среды». В сущности, Каррель считал, что на старение и смерть скорее влияют внешние факторы, а не какие-то внутренние, раз и навсегда предопределенные механизмы. Он утверждал, что при определенных, правильно подобранных условиях клетки и ткани могут быть высвобождены из-под вредного влияния своего окружения и что в незнающем недостатка в питательных ресурсах мире жизнь могла бы стать вечной. Благодаря финансированию богатейшего человека того времени, Джона Дэвисона Рокфеллера, и сотрудничеству с также крайне заинтересованным в переосмыслении человеческого опыта Чарльзом Линдбергом, Алексису Каррелю — а после смерти ученого его сотрудникам — удалось сохранить ткани куриного сердца живыми на протяжении 34 лет[22].
Благодаря работам Карреля вечная жизнь начала казаться более достижимой, чем когда-либо прежде, и во многих отношениях с тех пор она только отдалялась. Однако такого существенного продления жизни заслуживал не каждый. Каррель считал, что не все заслуживали и жизни как таковой. В своем бестселлере «Человек — это неизвестное» он писал, что всех преступников и тех, кто «подвел общество в важных вопросах, следует гуманно и экономично устранять путем эвтаназии в небольших учреждениях, снабженных необходимыми газами»[23]. Женщины, в частности, были и не равны мужчинам, и достойны осуждения: «Матери бросают своих детей в детских садах ради карьеры, социальных амбиций, сексуальных удовольствий, литературных или художественных предпочтений, а то и просто ради игры в бридж».
Тем не менее Вторая мировая война расстроила все планы Карреля. Он вернулся во Францию, чтобы обустроить там полевой госпиталь на сто коек. К сожалению, французские войска быстро сдались, после чего Каррель руководил своим госпиталем на территории сотрудничавшего с Германией правительства Виши и потому стал считаться коллаборантом. Пока он выживал на военном пайке и оперировал больных, его здоровье все ухудшалось: прежде чем Франция была, наконец, освобождена, он перенес два сердечных приступа. И все же сразу после свержения правительства Виши новые власти поместили его с женой под домашний арест. Американцы пытались вмешаться и защитить Карреля от того, что казалось им чересчур агрессивной реакцией французов, но он, не дождавшись реабилитации, умер в ноябре 1944 года в возрасте 68 лет. Он скончался на родине, но униженным и лишенным всех почетных званий.
Несмотря на то что почти одновременно с ним в результате поражения нацистской Германии умерла и евгеника, Каррель все же полностью перевернул господствующие представления о жизни клеток. Однако в наши дни его самым актуальным наследием остаются замечательные швы, накладывать которые он научился у мадам Лерудье, а его открытия в области клеточной биологии не устояли под напором безжалостного времени.
Когда выдающийся биолог Леонард Хейфлик появился на свет в 1928 году, куриные клетки в лаборатории Алексиса Карреля делились уже 16 лет, а его воззрения считались общепринятыми. Даже когда все попытки повторить этот эксперимент потерпели фиаско, сами исследователи полагали, что это связано с неверным составом питательной среды, в которой росли ткани[24].
Подобные сомнения посещали и Хейфлика, поскольку у него тоже не получалось вечно выращивать эмбриональные клетки в своих средах. После получения докторской степени в Пенсильванском университете он занялся тем, что добавлял экстракты различных опухолей к культурам эмбриональных клеток человека в надежде запустить в них раковые процессы. Однако результат был неизменен: после определенного числа делений клетки теряли способность к размножению. Хейфлик не был уверен, вызывалось ли это истощением какого-либо компонента питательной среды, или же происходило вследствие накопления токсичных веществ. Тем не менее, когда он совместил две культуры, смешав старые мужские и молодые женские клетки, первые умирали раньше, а вторые, находясь в той же самой среде, продолжали делиться, пока, наконец, в культуре не остались только женские клетки. Более того, мужские клетки умирали с той же скоростью, что и клетки в контрольной культуре, состоящей только из них. В более позднем эксперименте Хейфлик доказал, что возраст клеток определяется не столько течением времени, сколько количеством циклов репликации ДНК. Он подверг культуру клеток криогенной заморозке, и после размораживания они могли совершить все то же число делений[25]. Австралийский нобелевский лауреат Фрэнк Макфарлейн Бернет назвал этот феномен «пределом Хейфлика», и его существование раз и навсегда доказало, что прекращение деления клеток зависит от неких внутренних факторов[26].
Работы Хейфлика помогли опровергнуть мнение, которое с начала XX века воцарилось в науке благодаря экспериментам Алексиса Карреля. Хотя Август Вейсман еще в 1889 году выдвинул гипотезу, что число делений клетки ограничено, опыт Карреля с куриным сердцем заставил ученых о ней позабыть. Дальнейшие исследования показали, что эксперимент Карреля был фальсифицирован, и сам он, скорее всего, знал об этом[27]. Каждый раз, когда он добавлял в среду питательные вещества, вместе с ними туда попадали и новые эмбриональные клетки. Якобы вечная куриная ткань постоянно обновлялась за счет этих новых клеток, и спустя всего несколько месяцев в ней уже не было ни одной из тех клеток, с которыми Каррель начинал свой эксперимент. Но теперь, когда «предел Хейфлика» получил всеобщее признание, перед исследователями встал вопрос, почему этот предел вообще существует. Ответ на него смог бы указать на причину старения клеток, а следовательно, и людей.
ДНК — это определяющее функционирование наших клеток микроскопическое шифрованное послание на двойной спирали, компактно упакованное в хромосомы. Каждая обычная клетка человека содержит двадцать три пары таких хромосом; мужские и женские половые клетки содержат по одной копии каждой из двадцати трех хромосом, формируя полный комплект при оплодотворении. После открытия Хейфлика ученые принялись исследовать механизмы, лежащие в основе клеточного старения. С первых же работ, посвященных этой проблеме, основное внимание было приковано к самым кончикам хромосом.
Ученые заметили, что, в то время как центральные участки хромосом содержали уникальные последовательности ДНК, которые были похожи для всех клеток в пределах одного вида и жизненно важны для управления синтезом незаменимых компонентов клетки, последовательности на концах хромосом были совсем другими. Во-первых, при репликации клетка не могла создать полную копию концевых участков своей ДНК[28]. А во-вторых, длина этих участков варьировала в различных клетках, что было необычно, учитывая высокую степень постоянства структуры генома.
В 1978 году, когда Элизабет Блэкберн было всего тридцать лет, она опубликовала первые полученные ею в Йельском университете данные о концевых участках хромосом простейших одноклеточных организмов[29]. Она обнаружила нечто очень любопытное: в отличие от остальных частей хромосом, состоящих из беспорядочных нуклеотидных последовательностей, которые могут управлять синтезом белков и выполнять другие важные функции, концевые участки представляют собой повторы одних и тех же последовательностей, которые одинаковы для самых разных видов и не имеют какого-либо конкретного закодированного содержания. Число таких повторов меняется от клетки к клетке[30], и то же самое наблюдается в клетках человеческого организма[31].
Дальнейшие исследования показали: мало того что длина этих концевых участков, названных теломерами, варьирует от клетки к клетке — что важнее, они укорачиваются с каждым новым делением[32]. Эти наблюдения дали серьезные основания полагать: именно теломеры и ответственны за существование предела Хейфлика, поскольку в тот момент, когда они совсем укорачиваются, состояние клетки становится нестабильным и запускается процесс апоптоза.
В 1985 году Блэкберн и одна из ее учениц по имени Кэрол Грейдер открыли теломеразу — фермент, который отвечает за синтез и удлинение теломер[33]. Добавляя дополнительные повторы, теломераза может увеличивать длину теломер в клетках. Последующие эксперименты показали, что введение гена теломеразы в нормальные в прочих отношениях клетки может значительно увеличивать продолжительность их жизни[34]. Больше того, недавно мы узнали, что повторная активация теломеразы у мышей, преждевременно состарившихся из-за того, что работа теломеразы в их клетках была изначальна подавлена, приводит к исчезновению признаков старости[35]. В наше время концевые участки, которые впервые привлекли внимание ученых еще в 1930-е годы, когда было замечено, что они не участвуют в обмене генетическим материалом между хромосомами, считаются ключевыми для поддержания баланса между жизнью и смертью клеток.
Теломеры, подобно годовым кольцам деревьев, дают очень наглядное представление о непрерывной борьбе особи за выживание. Когда они становятся совсем короткими, клетки уже не могут делиться, не теряя при этом важного генетического материала. Результатом становится нестабильное состояние, которое создает условия для повреждения клеток и в конечном счете их гибели. Нарушения структуры ДНК — это характерная особенность процесса старения клеток, и помимо укорочения теломер существует еще несколько механизмов, которые этому способствуют. Повреждения митохондрий (клеточных электростанций) приводят к высвобождению токсичных веществ, которые могут приближать начало апоптоза.
В настоящее время также известно, что умеренное и сбалансированное питание способствует долгой жизни[36]. Гормон роста и инсулиноподобный фактор роста IGF1, которые ответственны за рост человеческого и многих других организмов, по мере старения снижают свою активность. Тем не менее сокращение потребления пищи на 20–40 % целенаправленно подавляет их синтез и переводит организм в режим выживания. Замечая, что поступление питательных веществ ограничено, клетка замедляет процессы роста, обмена веществ и деления, снижая, таким образом, вероятность возникновения ошибок. Это приводит к увеличению продолжительности жизни. Кроме того, по мере старения наш организм начинает страдать от сокращения количества и снижения качества стволовых клеток, которые иначе могли бы обеспечить постоянное обновление разных тканей.
Судя по всему, клеточное старение так же тщательно регулируется, как и любой другой аспект жизни клетки. Отсюда очевидно, что старость именно достигается, а не просто случается. Причина, по которой клетки стареют, а затем заменяются на новые, — это, как и всегда в микроскопическом клеточном мире, необходимость продолжения жизни. Хотя клетки, подобно нам самим, борются со старением с помощью мощных механизмов устранения неполадок, они также умеют определять, когда уровень накопленных повреждений достигает критической отметки. Именно в этот момент ткани избавляются от тех клеток, которые уже постарели, с целью защиты всего организма от неконтролируемой смерти, некроза. Хотя теломераза, позволяющая клеткам неограниченно делиться, может показаться настоящим философским камнем нашего времени, ее работа имеет мрачные и неоднозначные последствия. Служа отнюдь не источником жизни, но предвестником смерти, она участвует в возникновении практически всех видов рака[37]. Раковые клетки используют теломеразу, чтобы обрести способность к непрерывному делению: они постоянно увеличивают длину концевых участков своих хромосом, отдаляя смерть и бесконечно умножая свое количество.
На клеточном уровне бессмертие уже имеет и имя, и лицо: оно называется раком и выглядит не особенно привлекательно. Парадокс теломеразы, заключающийся в том, что этот фермент необходим и для продления жизни организма, и для размножения раковых клеток, повторяется и в связи со многими другими попытками избежать клеточной смерти. Наши попытки увеличить продолжительность жизни человека тоже напоминают то, что происходит на клеточном уровне, и ведут к изменениям в экологии и обстоятельствах современной смерти. Наша непрекращающаяся борьба со старением, болезнями и смертью приводит к глубочайшим социальным и экономическим сдвигам.
Как была продлена жизнь (и смерть)
Прежде чем стать первым исследователем причин смертности в Лондоне XVII века, Джон Граунт, родившийся в 1620 году, успел прожить множество жизней, в том числе галантерейщика, солдата и члена городского совета[38]. Лондон, в котором он появился на свет, не особенно отличался от того, каким мы видим его сегодня: он был перенаселен, полон мигрантов и вечно стоял в пробках. Те же экономические причины, которые делали необходимым изучение демографической статистики живых людей, лежали и в основе стремления понять процесс умирания. Когда Господь повелел Моисею провести перепись всех взрослых израильтян мужского пола (Книга Чисел 1: 1–3), это было нужно для сбора пожертвований на постройку скинии — переносного жилища Бога, которое евреи взяли с собой при исходе из Египта. Кроме того, перепись требовалась для оценки численности вооруженных отрядов, которые евреи могли бы выставить, если бы битва стала неизбежной. Похожим образом, когда генеральный викарий Генриха VIII Томас Кромвель ввел приходские книги записи рождений и смертей, он сделал это для информирования торговцев, которым было очень важно знать, росло ли число потенциальных покупателей в том или ином регионе, или же они массово умирали от чумы.
Лишь в 1661 году, спустя более 120 лет после введения приходских книг, Джон Граунт систематически проанализировал эти общедоступные записи и опубликовал собранные им результаты[39]. В своей книге «Наблюдения, сделанные над бюллетенями смертности» (Observations on the Bills of Mortality) он собрал данные приходских книг об умерших за несколько десятилетий. Граунт, будучи не более чем «практичным интуитивистом» и почти не обладая математическими познаниями, составил первую современную базу данных о смертности, охватывавшую разные слои населения. Его называли отцом и Колумбом статистики; он оказался первым и единственным стихийным статистиком, который стал членом Лондонского королевского общества[40].
Описание состояния смерти в Лондоне XVII века, одновременно и наглядное, и загадочное, было составлено Граунтом в тот период, когда научный метод только вступал в свои права. Причины смертей, указанные в «Наблюдениях», охватывают весь диапазон от ужасных и отвратительных до трагикомических. Людей съедали волки и черви, их жизни внезапно прерывались в страхе и горе. Некоторых «находили мертвыми на улицах», в то время как другие «умирали от голода», «были застрелены» и «падали в обморок в бане». В наше время некоторые болезни, упомянутые Граунтом, представляют собой не более чем исторический интерес. «Королевской напастью» называли туберкулез лимфатических узлов шеи, часто проявляющийся в виде гноящихся свищей, вылечить которые якобы мог лишь король Англии. Говорят, что число больных «королевской напастью», к которым прикасался Генрих VIII, составляло до 4000 в год. «Смятие головы» происходило, когда кости черепа новорожденных смещались, частично наезжая друг на друга, что часто приводило к судорогам и смерти. Многие из указанных Граунтом причин смерти — нарыв, отек печени, водянка, молочница — были лишь симптомами других неустановленных заболеваний.
Некоторые болезни имели в то время другие названия: туберкулез назывался чахоткой, эпилепсия — падучей, сифилис — французской болезнью, психоз — лунатизмом, а инсульт с параличом — апоплексическим ударом[41]. Что же касается иных распространенных причин смерти вроде «прорезывания зубов» или «остановки желудка» — кто знает, чем болели эти несчастные. К счастью от многих заболеваний, среди которых оспа и чума, с тех пор удалось полностью избавиться, а другие (например, цинга, рахит и маразм) были побеждены в развитых странах благодаря улучшившемуся питанию.
В своей работе Граунт доказал, что женщины в среднем живут дольше мужчин и что основной риск смерти приходился на ранние годы жизни. Он сделал интересное наблюдение: смертность выравнивалась с достижением взрослого возраста, так что доля двадцатилетних и пятидесятилетних, умиравших в тот или иной год, была одинаковой. Риск смерти, таким образом, не возрастал при старении, из чего можно сделать вывод, что люди не умирали от возрастных болезней.
В это же самое время по другую сторону Атлантического океана, в Северной Америке, новоприбывшие европейские колонисты чувствовали себя не лучше[42]. Они падали как подкошенные от недуга, который называли «акклиматизацией». До трети прибывавших в Новый Свет страдали от него в начальный период после переезда, в процессе адаптации к новым условиям. Болезнь могла длиться до года, а многие пациенты продолжали ощущать ее последствия в течение еще многих лет. В настоящее время принято считать, что «акклиматизацией» в действительности могла быть малярия, которая имеет самые разнообразные проявления. Колонисты страдали и множеством других заболеваний, например «истечением крови» (кровавой диареей), которое, вероятно, было одним из проявлений брюшного тифа в результате заражения бактериями из рода Salmonella. В Северной Америке ожидаемая продолжительность жизни европейца XVII века была гораздо ниже, чем у его сверстника, оставшегося дома. Такова была ужасная цена свободы. Впрочем, не слаще приходилось и африканским рабам, которых колонисты привозили с собой.
Несмотря на то что XVIII век стал периодом великих перемен, особенно в Северной Америке, создается впечатление, что медицина и понимание причин смерти не продвинулись за эти сто лет ни на шаг. В 1812 году в одном из самых первых номеров
Читая список причин смерти жителей Бостона в 1812 году, я обнаружил многие из так полюбившихся мне заболеваний XVII века. Туманные диагнозы вроде гниения, немощи, невоздержанности и судорог указывались как причины смерти значительного числа людей. Среди 942 летальных исходов самый страшный ущерб нанесла чахотка (221), за которой следовали «детский понос», то есть детская дизентерия (57), и мертворождение (49). Люди продолжали умирать от молнии, в родах, выпив холодной воды, от сумасшествия, червей, омертвления и таинственного «белого отека». Менее 3 % бостонцев скончались от «старости», и лишь 0,5 % умерли от рака — вероятно из-за того, что люди не успевали достичь достаточно преклонного для опухолей возраста. При рождении ожидаемая продолжительность жизни составляла 28 лет для мужчин и 25 для женщин. Даже если человек достигал пятилетнего возраста, его ожидаемая продолжительность жизни все равно равнялась 42 годам, увеличиваясь всего до 45 при условии, что он доживал до третьего десятка. Смерть оставалась чем-то внезапным и окруженным множеством суеверий.
Но если перенестись еще на столетие вперед, начинает создаваться впечатление, что заря Просвещения, наконец, занялась и в медицине. Исчезли неясные синдромы и симптомы прежних отчетов. Согласно опубликованным в январском выпуске
Возможно, в 1993 году, когда все предотвратимые заболевания уже останутся в прошлом, когда будут раскрыты причины и способы лечения рака, а евгеника заменит собой эволюцию в отборе неприспособленных к жизни человеческих особей, наши потомки взглянут на эти страницы с еще большим чувством собственного превосходства.
Читая отчеты о смертности XVII и XVIII веков, я ощущаю скорее смирение, чем хоть сколько-нибудь заметное превосходство. В любой момент времени нам всегда проще обернуться назад и отметить, как были неправы наши предшественники. Мы гораздо хуже умеем предвидеть будущее и, следовательно, осознавать ошибки своего времени. В середине XIX столетия смерть была так же непонятна, как и тысячу лет назад. Однако с этого момента все начало резко меняться с появлением микробной теории инфекционных заболеваний, учения о гигиене, методов анестезии и вакцинации. В сочетании со значительным улучшением бытовых условий и питания долгожданное превращение медицины в науку в корне изменило качество жизни человека, и с тех пор она не оглядываясь движется вперед.
Хотя в начале XX века инфекционные болезни были самой острой косой старухи Смерти, к нашему времени это лезвие заметно притупилось — не только благодаря достижениям в сфере методов лечения вроде открытия антибиотиков и вакцин, но и за счет понимания взаимосвязи между гигиеной, санитарией и возбудителями болезней. Успехи в борьбе с инфекционными заболеваниями особенно сильно сказались на здоровье детей, что привело к значительному снижению детской смертности. Эти достижения стали главной причиной увеличения продолжительности жизни на протяжении последних ста лет.
Несмотря на то что туберкулез, дизентерия, корь и пневмония продолжают уносить жизни в развивающихся странах, на эти болезни приходится все меньше смертей в странах с более высокими доходами[46]. Пневмония, занимающая одиннадцатое место в списке основных причин смерти, является наиболее смертоносной инфекцией в США. Также следует упомянуть и причину под номером 23 — СПИД, второе по смертоносности инфекционное заболевание, снижение числа жертв которого составило с 1990 года 64 %. Непрерывно идущий прогресс в методах его лечения с большой вероятностью приведет и к дальнейшему снижению этого показателя.
Вместо инфекций, насилия и других конкретных обстоятельств, которые крадут у человека жизнь буквально из-под носа, большинство американцев умирают из-за хронических болезней, не убивающих молниеносно, но истощающих тело и разум в течение долгого времени вплоть до неизбежного конца. Восемь из десяти основных причин преждевременной смерти в США — это болезни сердца, инсульт, рак легких и толстой кишки, хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ), сахарный диабет, цирроз печени и болезнь Альцгеймера. К огромному сожалению, большинство из них лишь набирают обороты: только за период с 1990 года заболеваемость диабетом выросла на 60 %, а болезнью Альцгеймера — на чудовищные 392 %. В 2005 году половина взрослых американцев имела по крайней мере одно хроническое заболевание[47], а четверть из этих хронических пациентов — еще и хотя бы одно ограничение в повседневной деятельности, обусловленное таким заболеванием[48]. Каждый третий американец, родившийся в 2000 году, рано или поздно заболеет сахарным диабетом[49]. Поэтому, несмотря на большие успехи в увеличении продолжительности жизни по всему миру, среднее количество лет, в течение которых люди живут с инвалидностью из-за хронических заболеваний, на самом деле растет.
В чем же причина этого бесконечного затыкания дыр, когда мы побеждаем одни болезни только для того, чтобы начать борьбу с новыми?[50] Безусловно, некоторые заболевания распространяются из-за неправильного питания и вредных привычек вроде курения и употребления наркотиков. Некоторые другие, скажем депрессия и прочие расстройства психики, гипертония и повышенный уровень холестерина, чаще устанавливаются благодаря новым диагностическим критериям. Болезни вроде СПИДа представляют собой действительно новые явления. Однако большинство новых хронических заболеваний скорее являются отражением не неудач медицины в борьбе со смертью, а ее достижений, поскольку мы теперь живем достаточно долго, чтобы успеть ими заболеть.
Рассмотрение этого феномена стоит начать со смерти Уоррена Гардинга в президентском люксе 888 сан-францисской гостиницы Palace Hotel 2 августа 1923 года, всего два года спустя после его вступления в должность президента Соединенных Штатов Америки[51]. Многие считают Гардинга худшим президентом за всю историю страны — хотя у него есть конкуренты. Такую репутацию он заработал благодаря сочетанию вопиющей коррупции, интрижек с любовницами и хронического алкоголизма. Политическая карьера Гардинга началась, как ни странно, когда он сел в кресло чистильщика обуви рядом с неким Гарри Догерти. Догерти, будучи главой Республиканской партии в штате Огайо, проникся убеждением, что Гардинг
Кроме всего прочего, Гардинг стал американским президентом с самым слабым здоровьем[54]. В течение многих лет до своей смерти он страдал от явных признаков болезни сердца — болей в груди, одышки и отечности в ногах. Тем не менее он продолжал курить, выпивать и переедать. Хотя при нем работала целая бригада врачей, наибольшим его доверием пользовался гомеопат Чарльз Сойер, который был убежден, что симптомы, приведшие в итоге к преждевременной кончине Гардинга, объясняются отравлением крабовым мясом[55]. По воспоминаниям Рэя Лаймана Уилбура, в то время президента Стэнфордского университета и врача, принимавшего участие в лечении Гардинга в последние годы его жизни и присутствовавшего при его кончине, «внезапная дрожь прошла по телу президента и, даже не застонав, он мгновенно умер»[56]. Несмотря на то что официальной причиной смерти был указан апоплексический удар, вероятнее всего, она была вызвана остановкой сердца вследствие инфаркта миокарда или аритмии. После того как вдова президента по совету Сойера отказалась от вскрытия, сложились идеальные условия для возникновения теории заговора, которая в данном случае сводилась к тому, что Гардинг был отравлен женой из-за его измен.
Однако правда состоит в том, что случаи, подобные смерти Гардинга, даже несмотря на то, что ему была доступна самая современная на тот момент медицинская помощь, сейчас практически не встречаются. Новые лекарства и методы поддержания жизни, а также широкие реформы в области общественного здоровья привели к тому, что смертность из-за болезней сердца резко падает, хотя они и остаются пока наиболее распространенной причиной смерти как в США, так и во всем мире[57]. Сегодня президент США при первом же намеке на боль в грудной клетке пройдет стресс-тест и томографию сердца, после чего с учетом показателей его жизненно важных функций и результатов лабораторных анализов будут приняты соответствующие меры. Сейчас оптимальным считается систолическое артериальное давление ниже 120 миллиметров ртутного столба, тогда как у Гардинга оно обычно составляло около 180, что недопустимо по любым стандартам. Но даже если бы все предпринятые меры не смогли предотвратить инфаркт, в наши дни, при условии незамедлительного оказания помощи, катетеризация сердца и хирургическое вмешательство почти всегда спасают в подобных случаях жизнь, так что современный Гардинг жил бы дальше с диагнозом «сердечная недостаточность», который теперь является наиболее распространенной причиной госпитализации пожилых людей в США.
Эволюция медицины и вызванные ею изменения в природе заболевания отражены в истории болезни другого политика, пережившего не один, а пять инфарктов миокарда. Дик Чейни — обладатель, вероятно, одной из наиболее толстых медицинских карт в США и во многих отношениях иллюстрирует собой то, как достижения медицины радикально изменили и жизнь, и смерть[58]. При наличии случаев раннего развития сердечных заболеваний в семейном анамнезе он выкуривал по несколько пачек сигарет в день на протяжении более чем двух десятилетий, пока в возрасте 37 лет у него не произошел первый инфаркт. Он бросил курить, но врачи уже почти ничего не могли изменить. Его второй сердечный приступ случился в 1984 году, а после третьего, в 1988-м, хирурги провели операцию аортокоронарного шунтирования, в ходе которой пересадили четыре вены из других частей его тела для обеспечения альтернативного притока крови к сердцу, поскольку его собственные сосуды были потрепаны болезнью и заблокированы. Четвертый инфаркт произошел в 2000 году, когда ему сделали стентирование сосудов сердца — процедуру, при которой через небольшое отверстие в сосудах запястья или бедра врачи ввели в сердце Чейни специальный катетер, с помощью которого установили два металлических стента, державших артерии сердца открытыми.
Примерно в это время сердце Чейни, перенесшее бесчисленные удары, стало слишком слабо, чтобы обслуживать организм. Сердечная недостаточность, неизбежный финал всех больных сердец, вызывается неспособностью сердца прокачивать кровь, не давая ей застаиваться в легких, брюшной полости и ногах. Перебои в доставке крови к жизненно важным органам приводят к головокружениям, потере ясности сознания, низкому давлению, охлаждению конечностей и почечной недостаточности. Неспособность сердца препятствовать застаиванию крови становится причиной накопления жидкости в легких (что выражается в одышке), в брюшной полости (что вызывает асцит), а также в руках и ногах (что приводит к отекам).
Смерть в результате сердечной недостаточности наступает по двум причинам: из-за злокачественной аритмии, при которой внезапно происходит остановка сердца, или из-за недостаточности нагнетательной функции сердца, при которой сердце резко слабеет, в результате чего симптомы сердечной недостаточности обостряются. Для того чтобы предотвратить смерть Чейни по первой причине, в его грудные ткани вживили «кардиовертер-дефибриллятор» — устройство, которое с помощью электростимуляции способно прервать злокачественную аритмию. Как и следовало ожидать, в 2009 году, когда он выезжал на машине из гаража, у него началась фибрилляция желудочков сердца. При любых других обстоятельствах Чейни бы скончался, но не тут-то было, поскольку дефибриллятор сильным электрическим зарядом вывел его сердце из этого состояния, хотя Чейни и протаранил машиной дверь гаража. Но даже после того как ему удалось избежать смерти из-за аритмии, нагнетательная функция его сердца все слабела. В его левый желудочек поставили аппарат вспомогательного кровообращения, своего рода механическую турбину, которая помогает сердцу качать кровь. В отличие от нормального сердца, которое делает это путем ритмичных сокращений, турбина работает непрерывно. Поэтому все то время, пока, благодаря этому устройству, Чейни ждал пересадки сердца, у него даже не было пульса. После примерно двух лет ожидания трансплантата, в марте 2012 года, он получил совершенно новое сердце в одной из больниц Виргинии[59].
Использование почти всех достижений в области лечения сердечно-сосудистых заболеваний означало для Чейни месяцы пребывания в отделении интенсивной терапии, несколько недель из которых он провел на аппарате искусственной вентиляции легких, за чем последовали бесчисленные месяцы реабилитации. В отличие от Уоррена Гардинга, чья смерть была быстрой и, предположительно, безболезненной, Чейни, как и многие нынешние американцы, боролся с хроническими заболеваниями на протяжении многих лет. Сердечная недостаточность, которая столетие назад вообще не встречалась в статистике смертности, в настоящий момент упоминается в каждом девятом свидетельстве о смерти в США и является причиной нескольких миллионов госпитализаций в год, опережая в этом смысле любое другое заболевание[60].
Для больных раком — вероятно, наиболее известным недугом нашего времени — тоже немало изменилось благодаря серьезным достижениям в области как профилактики, так и лечения этого заболевания. Несмотря на весь этот прогресс, рак, от которого в 1812 году умерли лишь 0,5 % жителей Бостона, в настоящее время является второй по значимости причиной смерти в Соединенных Штатах[61]. Тем не менее повышение качества диагностики и лечения рака способствует тому, что врачи все чаще обнаруживают его на ранней стадии и добиваются полного выздоровления своих пациентов. Около 11 миллионов американцев живут сейчас после постановки диагноза «рак», и это число постоянно растет. Появление методов лечения врожденных пороков сердца, которые являются наиболее распространенной врожденной аномалией развития и некогда воспринимались практически как смертельный приговор, привело к тому, что среди американцев, живущих с этим заболеванием (около миллиона человек), взрослых теперь больше, чем детей[62].
Рост хронических заболеваний навсегда изменил для нас уход из жизни. Смерть в большинстве случаев — уже не внезапный пожар, а долгое тление. Врачи, пытающиеся осмыслить эти перемены, даже назвали время немощи до наступления смерти «предсмертным периодом»[63]. В статье, опубликованной в журнале
Судя по всему, многие из тех, кто доживает до пожилого возраста, вступают в «предсмертный период», который продолжается дольше, чем сохраняется энергия их тел и ясность сознания. Сто лет, последовавшие за открытиями Дарвина, породили новое биологическое явление — выживание наименее приспособленных.
Еще до того, как Гюстав Эйфель построил свою знаменитую башню, а Александр Белл изобрел телефон, и даже еще до того, как мы узнали, каким образом клетки начинают свою жизнь, во французском городе Арль 21 февраля 1875 года родилась Жанна Луиза Кальман[64]. Ей было всего 13 лет, когда она продала набор цветных карандашей Ван Гогу, и 21 год, когда вышла замуж за своего троюродного брата. Будучи домохозяйкой, она жила вполне комфортной жизнью. С течением времени начала терять своих близких. Ей было 59, когда ее единственная дочь Ивонн умерла от пневмонии; 67, когда умер ее муж; 88, когда в автомобильной аварии погиб ее единственный внук. Не прекращая курить, есть шоколад, обильно поливать еду оливковым маслом и ездить на велосипеде, Кальман становилась все старше и старше, пока в 1988 году не была признана старейшим жителем планеты. Она удерживала это звание на протяжении еще 9 лет и 7 месяцев, успев стать первым человеком, достигшим своего 115-летия, а затем и 120-летия. Уйдя из жизни 4 августа 1997 года в возрасте 122 лет и 164 дней, она была — и до сих пор остается — старейшим из когда-либо живших на Земле людей, чей возраст подтвержден документами.
Рассказы о мужчинах и женщинах, бросивших вызов смерти, нередки в истории. Видимо, наиболее известным из этих персонажей является дед Ноя Мафусаил, которого в фильме Даррена Аронофски «Ной» недавно сыграл Энтони Хопкинс. Считается, что Мафусаил, чье имя стало синонимом долгожительства, умер в возрасте 969 лет и что после его смерти Бог обрушил на Землю Всемирный потоп[65].
Но за последние десятилетия изменились не только причины и способы ухода из жизни; изменилось также и
Продолжительность жизни оставалась относительно неизменной на протяжении всей истории человечества. В то время как мы, а точнее род Homo, существуем уже около двух миллионов лет, вид
И тем не менее люди иногда доживали до старости[69]: средний возраст иудейских царей с пятого до второго тысячелетия до н. э. составлял пятьдесят с чем-то лет, а греческие поэты и философы V–II веков до н. э. обычно доживали до шестидесяти с чем-то. Однако это было скорее особенностью статистической выборки, чем результатом каких-либо осознанных действий с их стороны[70].
В районе 1800 года средняя продолжительность жизни во всем мире не превышала 30 лет[71]. Это мало чем отличалось от ситуации на момент зарождения сельского хозяйства 10 000 лет назад, когда она составляла 20–25 лет. До начала XIX века эта цифра значительно колебалась от года к году, так что ее график напоминал показания сейсмографа во время землетрясения. Смерть была действительно случайным событием, не только для отдельного человека, но и для всей популяции в целом. Не имело значения даже богатство, поскольку продолжительность жизни никак не зависела от личного дохода, а в богатых странах происходило то же самое, что и в бедных.
Приблизительно с этого момента средняя продолжительность жизни начинает неуклонно расти с беспрецедентной скоростью. Каждый год к значению этого показателя прибавлялось около трех месяцев[72]. Этот эффект наблюдался во всех странах, хотя в некоторых, таких как Япония и государства Скандинавии, он был выражен в большей степени. Примерно с 1840 года график продолжительности жизни представляет собой практически прямую линию, что само по себе поразительно. Увеличивалась не только средняя продолжительность жизни, рос и максимальный возраст, до которого доживали люди[73]. Из-за такого темпа изменений возрастной состав человечества, традиционно представляемый в виде пирамиды, где в основании — множество молодых людей, а на вершине — кучка стариков, в ближайшие десятилетия примет форму прямоугольника.
Так как же мы смогли добиться подобных результатов? Что ж, самое сильное влияние на рост продолжительности жизни оказало резкое снижение детской смертности. Новые, более гигиеничные практики родов, распространение личной и общественной санитарии, улучшение качества питания, повышение уровня образования матерей и улучшение их здоровья — вот те инициативы в области общественного здоровья, которые помогли снизить детскую смертность. В сочетании с использованием антибиотиков и вакцин все это помогло развитым странам почти полностью избавиться от инфекционных заболеваний, которые до того представляли постоянную угрозу для детей. Вторым важным фактором стало снижение заболеваемости и смертности среди людей среднего возраста, включая серьезное сокращение случаев гибели в результате сердечно-сосудистых заболеваний и насильственных действий. Результаты всего этого оказались настолько впечатляющими, что, если бы мы сейчас полностью исключили все случаи смерти людей, не достигших 50 лет (на долю которых приходится около 12 % всех смертей в США), средняя продолжительность жизни увеличилась бы всего на три с половиной года[74].
Лишь с начала 1970-х мы начали добиваться значительных успехов в снижении риска смерти и болезней для пожилых людей, что после 1969 года привело к трехкратному ускорению роста максимальной продолжительности жизни по сравнению с предыдущими десятилетиями. В последнее время предметом споров между биологами, демографами и биодемографами является то, насколько длительным будет этот экспоненциальный рост продолжительности жизни и, что важнее, существует ли человеческий аналог предела Хейфлика[75].
Некоторые ученые считают, что неуклонный рост продолжительности жизни человека сам по себе является доказательством отсутствия такого верхнего предела. Однако лагерь сторонников его наличия гораздо многочисленней, причем к нему относится и сам Леонард Хейфлик, который не так давно писал: «Поскольку процесс старения является универсальным свойством всех молекул (и большинства атомов), вмешательство в него граничит с покушением на фундаментальные законы физики»[76]. Исследователи начинают склоняться к тому, что процесс увеличения продолжительности жизни вот-вот выйдет на плато. Подсчитано, что даже при полном исключении всех видов сердечно-сосудистых заболеваний, опухолей и диабета средняя продолжительность жизни все равно не превысит 90 лет[77]. Исходя из этого, многие ученые полагают, что полностью избавленные от болезней люди будут жить в среднем по 85 лет[78], а полученная с помощью математического моделирования оценка максимально достижимой продолжительности жизни человека составляет 126 лет[79].
Жанна Кальман преодолела общепризнанный в прошлом предел продолжительности жизни в 120 лет и приблизилась к новому гипотетическому максимуму, который был предложен уже после ее смерти. Тем не менее на свете есть много людей, которые надеются побить и ее рекорд. Столетние старики — это самая быстрорастущая возрастная категория в мире. По оценке ООН, в 2010 году она насчитывала 300 000 человек, а к середине XXI века это число увеличится в десять раз[80]. Любопытно, что происходящий на наших глазах переворот в представлениях о долгожительстве основан исключительно на прогрессе в управлении внешними факторами вроде улучшения среды обитания и успехов в лечении заболеваний. Это похоже на лабораторный эксперимент, в котором мы очищаем питательный раствор, где растет клетка, не внося изменений в саму клетку. Увеличение продолжительности человеческой жизни в два раза (с 40 до 80 лет) за полтора столетия означает, что изменения в геноме играют весьма небольшую роль в продемонстрированной нами на протяжении наших жизней изменчивости[81].
Широкая распространенность случаев достижения пожилого возраста является для нашего вида относительно новым опытом и имеет некоторые интересные эволюционные последствия. На протяжении огромных периодов нашей истории женщины никогда не доживали до возраста постменопаузы. С точки зрения эволюции это можно рассматривать как серьезное нарушение отбора по принципу приспособленности к размножению: что хорошего, спросит биолог-эволюционист, в организме, который не способен размножаться и соответственно не может внести вклад в сохранение вида? Долгое время ученые считали период постменопаузы уникальной особенностью человека. Теперь мы знаем, что это не так[82]. Подобно женщинам, у которых график фертильности представляет собой колоколообразную кривую, охватывающую годы наличия менструальных циклов, косатки, нематоды
Тем не менее тот факт, что у современных женщин значительная часть их жизни приходится на период, следующий за менопаузой, обусловлен не только резким увеличением продолжительности жизни человека вообще, но и значительным снижением уровня смертности собственно женщин во время родов. Более того, женщины часто живут дольше, чем их партнеры, сохраняющие свои репродуктивные возможности, причем разрыв в ожидаемой продолжительности жизни мужчин и женщин увеличивается параллельно с их старением. В группе супердолгожителей, включающей людей старше 110 лет, на 35 женщин приходится всего один мужчина[84].
Биологи-эволюционисты показали, что те самые женщины в период постменопаузы, которые считались эволюционной аберрацией, являются ключом к долголетию человека и что нашими долгими жизнями мы обязаны своим бабушкам. Освободив молодых матерей от необходимости добывать ресурсы для новорожденных, бабушки в сообществах охотников и собирателей (и даже в более поздних) позволяли своим дочерям заниматься деторождением, помогая при этом растить и воспитывать внуков. Действительно, математические модели показали, что «гипотеза бабушки», сформулированная в 1966 году[85], — это одна из основных причин, по которым продолжительность человеческой жизни дошла от цифр, похожих на показатели других крупных приматов, до современных значений[86]. Дальнейшие исследования также объяснили высокую продолжительность жизни косаток (сравнимую с человеческой) тем, что потомство этих морских млекопитающих воспитывается женскими предками через поколение[87].
Успехи в отсрочке смерти продлили старость как отдельную фазу жизни, что оказало глубокое воздействие и на противоположную часть возрастного спектра — на детство. Разумеется, демографы отмечают снижение числа детей, чьи родители умирают преждевременной смертью[88]. Сиротские приюты не просто были широко распространены в Англии времен Диккенса — они являлись исторической необходимостью из-за высокого уровня смертности на всех этапах жизни. Необычно долгое детство особей человека всегда вызывало интерес у биологов, особенно потому, что период, когда потомство остается полностью зависимым от старших, у нас длится дольше, чем у любого другого похожего вида. Людям требуется 14 или больше лет после отлучения от груди до наступления половой зрелости, тогда как у их наиболее близких в эволюционном отношении родственников, шимпанзе, на это уходит всего восемь лет.
Первые теории, сформулированные по этому поводу учеными, гласили, что из-за большого объема нашего мозга и сложности выполняемых людьми задач вроде охоты человеку требовалось больше времени на развитие навыков, необходимых для самостоятельного существования. Тем не менее, когда антропологи проанализировали поведение охотников и собирателей в соответствующих сообществах по всему миру, они получили удивительные результаты. Наблюдения за отдаленными племенами — аборигенами расположенных недалеко от Австралии островов Торресова пролива[89] и народностью хадза в Танзании[90] — показали, что дети мало отличались от взрослых по своей способности добывать еду. Существующие различия объяснялись скорее меньшим размером тела и меньшей физической силой детей, нежели наличием навыков, необходимых для выживания. Более того, неясной была даже сама роль практической тренировки, так как дети хадза с меньшим опытом справлялись с задачами так же хорошо, как и более тренированные, что указывает на отсутствие взаимосвязи между продолжительностью детства и высокими навыками выживания.
Поэтому в последнее время ученые предпочитают гипотезу, в соответствии с которой длительность периода зависимости ребенка от взрослого определяется продолжительностью жизни. Межвидовые исследования показали, что более долгая жизнь сопряжена с увеличением возраста человека в момент зачатия ребенка. Это означает, что чем старше была мать при зачатии своего первого ребенка, тем дольше, при сравнении разных видов, будет жить ее потомство. Социологи связывают это явление с теорией унаследованного капитала, которая гласит, что навыки и активы, накопленные родителями, способствуют повышению качества жизни их детей. Другая причина того, что период детства и зависимости от взрослых длится у людей гораздо дольше, чем у других видов, является куда менее альтруистичной. Отстранение детей от взрослой жизни и задач уменьшает конкуренцию для пожилых, которые таким образом получают возможность проявить свою эволюционную приспособленность. Возможно, бабушки нянчат внуков, отдаляя тем самым их взросление, в большей мере ради собственной выгоды, нежели ради блага потомства.
Пока ученые обсуждают достоинства и недостатки радикального продления жизни, совсем не каждому доступен и тот рост продолжительности жизни, который мы теперь считаем само собой разумеющимся правом любого члена развитого общества. Даже в США по-прежнему существует огромный разброс в ожидаемой продолжительности жизни, связанный с чрезвычайно неравномерным проникновением достижений современной науки и здравоохранения. По сравнению с другими странами, входящими в Организацию экономического сотрудничества и развития, средняя продолжительность жизни американцев достаточно низка, и этот разрыв только увеличивается. Американские женщины в среднем живут меньше, чем жительницы Чили или Словении, при этом в обеих этих странах в расчете на душу населения ниже и расходы на здравоохранение, и ВВП[91]. Интересно, что такая относительно небольшая продолжительность жизни в США не связана с нехваткой ресурсов: хотя мужчины и женщины умирают там раньше, чем их канадские соседи, в одном только Питтсбурге, шестьдесят первом по численности населения городе Америки, имеется больше томографов, чем во всей Канаде[92].
В некоторых округах США ожидаемая продолжительность жизни выше, чем в Японии и Швейцарии, в то время как другие районы Америки по этому показателю сравнимы с такими развивающимися странами, как Алжир и Бангладеш. Более того, Фэрфакс (штат Виргиния) и Мак-Дауэлл (штат Западная Виргиния) — округа с соответственно самой высокой (82 года) и самой низкой (64 года) ожидаемой продолжительностью жизни американских мужчин — разделяет всего лишь около 500 километров. Подобный разрыв можно объяснить социально-экономическими различиями: средний доход населения в округе Фэрфакс составляет 109 383 доллара[93], а в округе Мак-Дауэлл — 22 972[94]. Расовые различия также являются существенным фактором сохранения неравенства в этом вопросе: в 2010 году афроамериканцы жили на 3,8 года меньше, чем белые американцы, и, хотя разница снизилась с показателя в 7,6 лет, отмеченного в 1970 году, она остается недопустимо высокой[95]. Важно, что уровень дохода и расовая принадлежность неразрывно связаны между собой, хотя можно спорить, какой из этих факторов более значим. При этом необходимо отметить, что население округа Мак-Дауэлл куда более белое (89 %), чем в Фэрфаксе, где доля белого населения составляет 53 %.
Наиболее поразительным фактом, связанным с этими социально-экономическими контрастами, оказывающими влияние на качество здравоохранения, является то, что все они — порождение современности. Исследование, в рамках которого изучалась продолжительность жизни в разных странах в период с 1800 года, показало, что в XIX веке она мало зависела от того, сколько золотых слитков вами накоплено[96]. Напротив, этот разрыв начал возникать лишь в XX столетии, на протяжении которого он становился все более значительным не только между богатыми и бедными странами, но также и в рамках одних и тех же стран, подобно описанным выше контрастам в США.
Таким образом, важной особенностью современной смерти является ее несправедливость. В Броктоне, бедном городке всего в получасе езды от Бостона, многие жители все еще умирают по старинке. Они попадают в больницу без какой-либо истории болезни и результатов прежних анализов, не принимая до того никаких лекарств, — а покидают ее накрытые по брови белой простыней. Современная смерть как жизненный опыт определяется не только достижениями в сфере медицины, но и социально-экономическим прогрессом.
Знания о смерти, которые мы получили, глядя в микроскоп, видимо, так же важны, как те, что были собраны при анализе статистики смертности. На мой взгляд, уроки, которые мы можем извлечь из понимания клеточных механизмов, выходят далеко за рамки создания новых методов таргетной терапии или чудесных омолаживающих лекарств. Особенностью клеточной смерти является ее в высшей степени коллективный характер. Клетка никогда не умирает в одиночестве, но всегда в присутствии своих товарищей. Кроме того, клетка редко умирает по собственному желанию. Более мудрая сила, которая оценивает состояние всего организма, решает, когда продолжение жизни той или иной клетки скорее причинит вред ей самой, а значит, и ее окружению. К тому же клетки лучше нас, людей, понимают, в чем опасность зажиться на этом свете. Хотя мы с вами мечтаем достичь бессмертия, для клетки это худшая возможная судьба.
Пока в мире кипит борьба со смертью и за продление жизни, последствия успехов в этой области до сих пор до конца не ясны. Аспектом современной смерти, о котором у нас имеются наиболее четкие представления, является не то, почему или когда умирают люди, но то,
Где теперь обитает смерть
Поделиться книгой: