О трудностях обращения возраста и времени

Я немного лукавлю, когда утверждаю, что моя докторская диссертация по физике совершенно не связана с проблемой старения. Отчасти она посвящена обратимости — или, вернее, необратимости — времени. По иронии судьбы, в заголовке одной из моих статей о старении фигурирует фраза «вызов обращения старения» (challenge of age reversal); этот вариант был выбран вместо первоначального «невозможность обращения старения» по настоятельной просьбе рецензента. Будь то возраст или время — вспять нам их не повернуть.

Я также грешен тем, что позаимствовал несколько цитат о нарушении физических симметрий из романа Владимира Набокова «Смотри на арлекинов!» — использовал их в качестве эпиграфов к своей диссертации. Если вам неведомы мучительные попытки «Вада» мысленно повернуть в пространстве свои яркие ночные сновидения, настоятельно рекомендую прочесть эту книгу. Подобно ему, я тоже бился над проблемой обратимости времени — как в физике, так и в биологии.

Всем известно: время необратимо, машины времени не существует. Сам факт этой необратимости и придает жизни смысл, не так ли? Даже в простейших физических системах — стоит лишь вступить во взаимодействие трем, четырем или более элементам — математическая обратимость уравнений мгновенно сменяется физическим хаосом. Любое, даже самое незначительное отклонение приводит к экспоненциальному расхождению траекторий. Возвращаясь назад, мы в итоге оказываемся совершенно в ином состоянии. Иллюзия обратимости может возникнуть лишь на краткий миг, который тут же рассеивается.

Жизнь избрала принципиально иной подход: вместо того чтобы пытаться повернуть время вспять, она стремится запомнить и зафиксировать свою историю — «онтогенез повторяет филогенез». Жизнь воспроизводит в памяти каждое состояние, в котором она когда-либо пребывала, и закрепляет его — по сути, кодируя эту информацию в ДНК вашего биологического вида. Следуйте «сценарию», начертанному вашими предками, — и вы выживете.

Разумеется, можно и отклониться от исходного состояния; однако суть этого подхода такова: с каждым новым поколением накапливается всё больше знаний и опыта о том, как именно жизнь способна существовать на этой планете. Каждый организм — благодаря своим предкам — с самого момента зарождения оказывается прекрасно «обучен» и подготовлен к выживанию. Правила жизни написаны кровью — точно так же, как и код ДНК.

Не существует ни единого реального примера того, чтобы жизнь сумела преодолеть собственную необратимость. Жизнь заперта в бесконечном цикле, в котором с каждой новой итерацией она становится всё совершеннее. Каждое новое поколение проходит отбор, становясь чуточку лучше предыдущего — обретая способность жить дольше и быть более приспособленным к условиям окружающей среды. Основная идея исследований старения заключается в попытке обратить вспять течение жизни — или, по крайней мере, замедлить его. Честно говоря, я так и не нашел способов обратить этот процесс; более того, я не верю, что это вообще возможно — как в силу физических, так и в силу биологических ограничений. Для этого нам потребуются технологии инопланетного уровня. Под «инопланетными» я подразумеваю технологии, от освоения которых нас отделяют сотни, если не тысячи лет.

С другой стороны, самый простой способ решить проблему старения — это пойти по пути, проложенному самой природой. Мы могли бы редактировать эмбрионы, вносить изменения в зародышевую линию и использовать все наши знания о старении, чтобы избавить следующее поколение детей от страданий, связанных с этим процессом. Возможно, они проживут в 3–10 раз дольше, однако у них могут проявиться совершенно новые фенотипы старения — такие, которые мы сейчас даже не способны себе представить. И тогда нам придется редактировать их снова и снова. По сути, именно этим — никуда не торопясь — и занималась до сих пор эволюция.

Разумеется, мы можем ускорить эволюцию — и, скорее всего, мы так и поступим. Но заключается ирония в том, что мы просто не можем проделать это с самими собой.

Почему? Потому что свое существование мы начинаем в виде одной-единственной клетки. Когда гаметы наших родителей сливаются и происходит перетасовка их ДНК, запускается программа развития — и остановить или «отмотать» её назад уже невозможно. Никому не под силу это сделать. Каждая клетка в нашем теле имеет собственную программу; клетки взаимодействуют друг с другом, формируя ткани, органы — всё ваше тело, — и они точно знают, как выживать и поддерживать этот «объект» (то есть вас) в достойном состоянии здоровья на протяжении 20–25 лет.

А затем «сценарий жизни» заканчивается, и клетки просто перестают понимать, что делать дальше. У них сохраняется определенный резервный потенциал, позволяющий продержаться еще почти в три раза дольше — вплоть до 100 лет, — но гарантийный срок к этому моменту уже истек. Именно это и есть старение.

Жизнь «запомнила», как развивать организм вплоть до 25-летнего возраста — разумеется, не у всех подряд, но у тех счастливчиков, кто обладает крепким здоровьем, развитие протекает без каких-либо серьезных сбоев. Это — кульминация 4 миллиардов лет эволюции. В этот период они, например, способны регенерировать кончики пальцев на протяжении первых 14 лет жизни. Затем они созреют, превратившись в здоровый взрослый организм, и приступят к размножению — тем самым запуская следующий жизненный цикл и низводя оставшееся тело до статуса сомы, или, по сути, эволюционного «отработанного материала». Биологический организм (то есть вы) — каждая его клеточка — начинает постепенно утрачивать свои функции: накапливать ошибки, совершать сбои, получать повреждения — называйте это как угодно. И в какой-то момент все эти хитроумные механизмы восстановления начинают один за другим выходить из строя.

Вы можете заменять клетки — для этого у вас есть стволовые клетки. Но возможности этих восстановительных механизмов всегда имеют свой предел. Ведь необходимо чинить и сам механизм восстановления. А значит, вам потребуются механизмы для ремонта механизмов, которые чинят механизмы, которые… ну, вы уловили суть. Так не может продолжаться бесконечно.

До сих пор эволюция стремилась лишь наслаивать всё новые и новые уровни друг на друга. Появление тканей — вместо одной-единственной клетки — стало колоссальным прорывом, поскольку теперь появилась возможность просто заменять отдельные клетки. Однако, если задуматься о возрасте ткани как целостной структуры, становится ясно: заменить её полностью невозможно. Вы можете начать заменять каждую клетку по отдельности, но при этом неизбежно утрачиваются жизненно важные связи между ними. Эти клетки годами взаимодействовали друг с другом и выстраивались в строго определенном порядке — отличным примером тому служит наш мозг. Можно начать заменять нейроны по одному, но ведь они формируют разветвленные связи — аксоны и дендриты, — соединяющие их с тысячами соседних клеток. Как восстановить их все? Порой это просто невозможно.

В физике существует понятие эмерджентности: когда несколько простых элементов объединяются, они образуют новый, эмерджентный уровень самоорганизации. «Множество» качественно отличается от «единицы». Песчаная дюна ведет себя иначе, нежели отдельная песчинка. Возникают новые эмерджентные свойства — такие, которые напрочь отсутствуют у простых компонентов системы.

Досадно то, что наша ДНК имеет свои ограничения: она содержит всего около 3 миллиардов пар оснований, а значит, объем информации, который в ней можно закодировать, не бесконечен. Плотность сжатия информации здесь просто умопомрачительна, ведь всё наше тело строится в строгом соответствии с этим «сценарием». Таков результат четырёх миллиардов лет эволюции — процесса непрерывного написания и переписывания кода ДНК, отбора наилучших вариантов, их смешивания и совершенствования, случайных «поломок» и надежд на то, что эти сбои не приведут к ухудшению результата.

Эволюция не была нацелена на то, чтобы обратить время вспять или устранить старение — следовательно, мы не можем просто скопировать готовое решение из арсенала естественной эволюции. Нам придется самостоятельно, с нуля, искать способ победить старение.

Поделиться: