1 dalis: Ar žmogus gali užginčyti savo genus
Teoriškai gyvi organizmai gali gyventi labai ilgą laiką, beveik amžinai. Iš kur toks blogas turtas kaip mirtis atsirado gyvoms būtybėms?
- „Salik.biz“
Mes visi vieną dieną mirsime. Deja (ir galbūt laimei, yra skirtingų požiūrių), gyvenimas sutvarkytas taip, kad mes gautume šį stebuklą su labai nemaloniu privalomu priedu - mirtimi.
Kai kurie biologai mano, kad taip buvo ne visada. Panašu, kad garsusis Augustas Weismannas pirmasis suabejojo mirties „neišvengiamumu“. Tai Weismanist-Morganist genetikų protėvis, kurio nekentė Trofimas Lysenko. Savo paskaitoje, kurią Weismannas skaitė 1881 m. Freiburge, jis sakė: „Aš žinau, kad mirtis nėra pagrindinė būtinybė, o kaip kažkas, kas adaptacijos procese įgyjama antrą kartą“. Taigi mirtis iš prigimties buvo sugalvota siekiant užtikrinti kartų kaitą, be kurios negali vystytis gyvenimas ir be kurios evoliucija neįmanoma.
DNR vaidmuo paveldimumui dar nebuvo žinomas. Nebuvo aišku, kaip genetika buvo sutvarkyta apskritai, ir Weismanas manė, kad visa tai bus atskleista: „Nėra abejonės, kad šiandien mūsų suplanuotame aukštesniojo lygio organizmuose yra mirties sėklos“. Apie kokias sėklas mes kalbame? Žinoma, apie genus. T. y., Jei būtų išverstas į modernesnę kalbą, žinomas biologas pareiškė, kad mirties genai yra įterpti į visus gyvus organizmus (tai yra tu ir aš). Taigi paaiškėja, kad vieną dieną jie gali įsijungti ir mes iškart mirsime. Padarykime, taip sakant, molekulinę biologinę savižudybę.
Kiek mes sutarėme? Ar gyvieji organizmai yra užprogramuoti nusižudyti? Tai gali atrodyti beprotiškai. Kiekvienas žino apie savisaugos instinktą ir apskritai, kas gali būti vertingesnis kūnui ir žmogui nei jo paties gyvenimas?
Reklaminis vaizdo įrašas:
Aukščiausias gyvo organizmo tikslas
Humanitariniu požiūriu, tai yra, mūsų žmogiškasis savanaudiškumas, žinoma, yra aukščiausia vertybė. Tačiau šių eilučių autorius yra profesionalus biologas ir netgi mėgstantis mediciną. Taigi aš taip pat laikau žmogų tiesiog gyva būtybe, susijusia su stuburiniais gyvūnais, gyvūnais, žinduoliais, iš primatų kategorijos, Homo genties, sapiens rūšies. Ir aš žinau, kad visoms gyvoms būtybėms yra dalykas, daug vertingesnis už jų pačių gyvenimą. Tai yra jų rūšies genomas. Visų genų rinkinys, nustatantis, kas tai yra padaras, koks jis yra.
Ir tai yra tikrai svarbus dalykas. Kiekvienos rūšies genomas susiformavo per dešimtis ir šimtus milijonų evoliucijos metų, o jei ji vieną kartą bus prarasta, rūšis visiškai išnyks, o tai reiškia, kad visi šie milijonai metų praėjo veltui. Visos gyvos būtybės ir tiek, kiek jų yra iš jūsų, iš savo tėvų gauna genomo kopiją, patikrina jo (kopijos) veikimą per jo gyvenimą, o jei kopija pasirodo gera, tada ji perduodama jų vaikams. Kažkas dar klausia apie gyvenimo prasmę? Biologijos požiūriu tai atrodo taip. Aš jį gavau, šiek tiek panaudojau ir, jei gerai veikia, perdaviau.
Paprastai genomo interesai visiškai sutampa su laikinojo nešėjo interesais. Jei padaras, neturėdamas laiko palikti palikuonių, miršta, jo genomo kopija bus amžinai prarasta. Tačiau kartais nutinka labai nemalonių situacijų, kai paties vežėjo norai nesutampa su genomo poreikiais. Ir tada mūsų genai iškart parodo, kas yra namo šeimininkas.
Puikus pavyzdys yra alaus mielės, viena mėgstamiausių biologų tyrimų objektų. (Įtariu, kad taip yra dėl nuostabaus šalutinio produkto, kurį jie gali pagaminti.) Mielės yra gana primityvus vienaląstis grybelis, kuris gali gyventi dviem būdais: daugintis aseksualiai arba organizuoti sau seksualinę reprodukciją.
Jei jų gyvenime viskas gerai, tada mielės dauginasi, išskirdamos iš savęs naujas ląsteles, tikslias jos kopijas-klonus. Procesą galima pakartoti daugybę kartų, o mielės gyvena labai ilgą laiką, daugindamos skaičių ir bandydamos užimti kuo daugiau vietos. Šiuo režimu evoliucija vyksta labai lėtai, nes kintamumas yra labai mažas, aplinkoje yra sumaišytos naujos ir senos ląstelės, yra daugybė senų. Apskritai, sąstingis.
Bet tada sąlygos pradeda blogėti (pavyzdžiui, buvo suvalgytas visas paprastas maistas, kuris yra rajone). Mielių ląstelės jaučia, kad dovanėlė baigėsi, ir „nusprendžia“paspartinti savo pačių evoliuciją, įgydamos galimybę greitai prisitaikyti prie naujų sąlygų. Tai atliekama naudojant du dalykus:
Įvedamas privalomas seksualinis dauginimasis.
Norėdami tai padaryti, mielių ląstelės susitaria, kuris iš jų bus berniukas, o kuris - mergaitė, ir surenka genų mainus.
Atsiranda greita mirtis.
Užprogramuota mielių ląstelių žūtis, kurios nėra, esant patogesnėms aseksualinio dauginimosi sąlygoms. Akivaizdu, kad senajai mielių kartai reikia vietos naujajai, susidarančiai dėl genų „pasislinkimo“.
Ir žinote, koks yra signalas, sukeliantis užprogramuotą mielių ląstelių žūtį? Feromonas - medžiaga, kurią vienos lyties mielės jaučia priešingos lyties atstovams. Šio fakto atradimas sukėlė didelį triukšmą mielių mokslininkų minioje. Čia tokia širdį glostanti meilės ir mirties istorija alaus mielėse.
Aukojimas yra bendra taisyklė
T. y., Kai tik rūšiai reikėjo paspartinti savo evoliuciją, atskirų asmenų interesai buvo nedelsiant paaukoti Jo Didenybės Genomo labui. Ir ši taisyklė, liūdna atskiriems asmenims, gali būti atsekta bet kokio sudėtingumo tvariniuose.
Pagalvokite apie vienmečius, kurie miršta, kai tik jų vaisiai subręsta. Beje, jie gali būti ne vienmečiai. Tiesiog veisiau vieną kartą. Pavyzdžiui, bambukas gyvena dešimtmečius, o tada žydi, formuoja sėklas ir tada miršta. Atkreipkite dėmesį, kad pora mutacijų vienmečio augalo genuose gali paversti ją … daugiamečiu. Pavyzdžiui, Belgijos genetikams pavyko tai padaryti, darbas buvo apdovanotas leidinyje „Nature“.
Kaip manote, ar tai taikoma tik grybams ir augalams? Čia yra vabzdžiai. Beje, evoliucijos vainikas! Paklauskite bet kurio bestuburio zoologo, kuris yra šaunesnis - dipteranų ar kokių gremėzdiškų plikų beždžionių? Gegužės gyvena neilgai: nuo poros valandų iki poros dienų (priklausomai nuo konkrečios rūšies), nes neturi … burnos. Jie negali valgyti ir mirti iš bado. Ar kiekvienam margučiui patinka? Aš taip nemanau. Ar jie patenkinti savo rūšies genomu? Aš esu tikras. Paprasčiausiai todėl, kad tai labai sėkminga, tai yra, plačiai paplitusi ir labai ilgaamžė gyvūnų rūšis. Daug vyresni už tave ir mane.
Nutraukite sistemą, pakeiskite programą
Taigi, kaip bebūtų keista, yra savižudiškų genetinių programų. Bet apie juos pradėjome kalbėti visai ne tam, kad dar kartą nustebintume gyvosios gamtos sutvarkymu. Yra daug aktualesnis klausimas, susijęs su kiekvienu iš mūsų. Prisimeni - „mes visi mirsime“? Ar mūsų genomas neturi nieko bendra su šiuo liūdnu faktu? Ar mes nepaveldėjome iš savo primityvių protėvių kokios nors genetinės programos, kurios tikslas yra nuvesti mus į kapą?
Pabandysiu tau įrodyti, kad taip yra. Ir mes galime sau leisti nutraukti šią programą. Nes jis reikalingas vieninteliam tikslui - spartinti žmogaus, kaip biologinės rūšies, evoliuciją. Bet mums to nebereikia, nes vietoj sraigės evoliucijos tempo žmonės jau seniai naudoja daug spartesnį ir efektyvesnį rūšies išgyvenimo būdą - techninę pažangą. Tai reiškia, kad jam nebereikia visokių nemalonių evoliucijos įrankių ir jie gali būti išjungti, nesvarbu, kaip Jo didybė Žmogaus genomas prieš tai protestavo.
Kitaip tariant, visiškai įmanoma kelti klausimą, ar norime ir toliau būti laikina genų saugykla pakeliui iš vienos kartos į kitą? Biologinė mašina, aklai vykdydama savo genomo nurodymus? Ar laikas mašinai sukilti?
2 dalis: Kaip genetinė programa varo žmones į kapus
Didžiausia grėsmė žmonėms yra biologinis senėjimas, tai yra lėtas kūno funkcijų silpnėjimas, kuris neišvengiamai padidina mirties tikimybę. Yra pagrindo manyti, kad senėjimas yra genetinės programos rezultatas.
Nepaisant visos žmonijos ir žmogaus didybės, tu ir aš esame ne kas kita, kaip biologinės mašinos. Mūsų tėvai įkėlė į mus programą - savo gyvenimą, mūsų genomą - iš tikrųjų šios programos vykdymą. Kas tai? Tai, kad turime vystytis embriono pavidalu, gimti, užaugti ir, jei mums atsisiųsta genomo kopija buvo sėkminga, perduokite šią kopiją savo vaikams. Bet programa tuo nesibaigia. Nes jame taip pat yra paskutinis etapas - reikia atlaisvinti vietą oloje, kad ateitų kita karta, kitaip tariant, mirti.
Jei visi sutinka su pirmaisiais programos etapais, tada jiems kažkodėl nepatinka galvoti apie paskutinę dalį. Ir ne tik paprasti žmonės, bet ir profesionalūs mokslininkai. Galbūt taip yra todėl, kad dauguma biologų labai mėgsta gyvenimą ir visas jo apraiškas. Tiesą sakant, todėl mes tapome biologais. Mums visada yra daug įdomiau tyrinėti, iš kur kažkas atsiranda, nei iš kur vėliau, kaip jis sunaikinamas.
Šiuo atžvilgiu baltymų tyrimo istorija yra labai pamokanti (kitas jų pavadinimas yra baltymai, būtent tai yra užkoduota mūsų genuose, svarbiausia bet kurios gyvos sistemos dalis). Baltymų sintezės procesas ląstelėse buvo pradėtas atidžiai tirti jau 50-aisiais ir labai greitai išsiaiškinti, kaip tai vyksta. Nuo 70-ųjų visi vadovėliai aprašė atitinkamą mechanizmą, kuris veikia nepriekaištingai ir visą laiką gamina visus mums reikalingus baltymus. Klausimas: kur jie tada eina? Jie negyvena amžinai. Ląstelė tiesiog sprogs nuo visų laikų sintetinamų baltymų. Bet dėl tam tikrų priežasčių biologai kažkodėl „labai nesikišo į šį klausimą“. Ir nepastebėjo didelės ir sudėtingos baltymų skaidymo sistemos. Jis užima daugiau nei 10% visų mūsų genų ir tiksliai nustato, kiek laiko tam tikras baltymas turėtų gyventi,priklausomai nuo jo funkcijos. Kai kurie iš jų gyvena tik keletą valandų, kiti išlieka narve metų metus. Apie tai jie pradėjo plauti tik devintojo dešimtmečio pabaigoje, o Nobelio premija buvo paskirta už tikslinio baltymų sunaikinimo sistemos atradimą.
Išlepink programą
Ar panaši istorija neatsitiko su užprogramuota organizmo mirtimi? Gal biologai nenorėjo apie tai tiesiog galvoti? Ir veltui! Nes jei mūsų mirtis taip pat yra užprogramuota, kaip ir mūsų gimimas, tai suteikia mums didžiulę galimybę gyventi geriau ir ilgiau. Tiesa ta, kad biologija, atsižvelgiant į visus jos laimėjimus, yra gana jaunas mokslas. Mes vis dar beveik žinome, kaip sutvarkyta gyvoji gamta, ir vis dar nežinome, kaip sukurti įvairias naujas biologines sistemas, kurios mums galėtų būti naudingos prailginant savo gyvenimą. Bet jei mūsų mirtis įvyksta dėl programos veiksmų, tada nieko nereikia kurti. Priešingai, reikia palaužti. Nutraukite paskutinį šios programos etapą, kuris mums yra lemtingas. Be to, net neįmanoma iki galo jo sulaužyti (tai gali būti pavojinga ir, ko gero, vis dar neįmanoma),yra gana paprasta kažkaip tam trukdyti, įterpti šį mechanizmą į lazdų ratus. Visam biologinės inžinerijos ir biologijos jaunimui mes kažkaip jau žinome, kaip palaužti. Ir tada mechanizmas veiks blogiau, o tai reiškia, kad mes gyvensime ilgiau.
Ir vis dėlto, ar yra panašus užprogramuoto savižudybės mechanizmas žmogaus kūne? Galbūt mokslininkai kažkokiu būdu pamiršo tai tik todėl, kad jo nėra, o ne todėl, kad nenorėjo ieškoti? Su visa pagarba kolegoms, aš taip nemanau. Ir tada aš pabandysiu įrodyti, kaip apskritai įmanoma tokiame laisvalaikio moksle kaip biologija, kad taip, mes turime šią programą. Ir jūs gana galite pradėti su tuo kovoti. Bet norėdami sužinoti, kas tai yra, turėsite perskaityti šią straipsnių seriją iki galo.
Na, apie kokią programą galime kalbėti? Yra keletas variantų, ir pradėkime nuo paprasčiausio. Yra toks labai nemalonus ir mirtinas dalykas kaip sepsis. Paprastai tai atsitinka, kai kraujas užkrėstas bakterijomis. T. y., Jei į kraują patenka daug mikrobų, tai yra labai pavojinga. Žmogui temperatūra staigiai pakyla, išsivysto vadinamasis sisteminis uždegimas, o procesas greičiausiai baigiasi liūdniausiai - pacientas miršta. Beje, tai veikia ir kitus gyvūnus - žiurkes, peles ir bet kokius kitus gyvūnus.
Kodėl taip atsitinka? Atrodytų, viskas aišku. Bakterijos pradėjo daugintis kraujyje, imuninė sistema negali su jomis susitvarkyti ir jos „valgo“žmogaus kūną iš vidaus. Ir kas, stebuklas, gali nepatikti mums su tokiu tiesmukišku ir suprantamu paaiškinimu?
Mirtinas imunitetas
Bet čia yra problema. Kažkuriuo metu paaiškėjo, kad tą patį poveikį galima pasiekti (žinoma, ne žmonėms, bet eksperimentui su žiurkėmis), jei į kraują pateks negyvos (!) Bakterijos. Jie nieko negali nei dauginti, nei „valgyti“. Ir simptomai yra tie patys - karščiavimas ir uždegimas, o dėl to ir mirtis dėl daugelio organų nepakankamumo. Aha! - sakė suinteresuoti mokslininkai, - tai reiškia, kad bakterijos pačios savaime nėra baisios, bet todėl, kad jose yra labai nuodinga medžiaga žmonėms (ar pelėms)! Tai taip pat sukelia septinį šoką. Jie pradėjo suprasti ir tikrai išskyrė tokią medžiagą iš bakterijų, tiksliau, iš jų apvalkalų. Jei jis bus išvalytas ir įleistas į gyvūno kraują, nelaimingasis padaras taip pat mirs nuo septinio šoko. Kokia ši medžiaga? Koks baisus bakterinis nuodaskuris iškart buvo vadinamas endotoksinu - tai yra vidinis bakterijų nuodas?
Paaiškėjo, kad tai paprastas polimeras, susidedantis iš cukraus ir lipidų likučių - lipopolisaharidas (angliškas santrumpa - LPS). Savo chemine esme medžiaga yra visiškai nekenksminga, ji yra tik statybinė medžiaga, kuri sudaro bakterijų ląstelių sienelę. Kaip LPS gali būti toksiška žinduoliams? Jie pradėjo suprasti toliau ir sužinojo, kad žinduoliai turi specialius baltymus - LPS receptorius, kurie nuolat stebi kraują, ar neatsiranda šios medžiagos. Ir jei jie aptinka tam tikrą LPS kiekį, tada jie sužadina baisią biologinių reakcijų kaskadą, kurią mes vadiname septiniu šoku. Jei mes padarysime mutantinę pelę, turinčią skaldytų šio receptoriaus geną, tada tokiai GMO pelėms mirtiniausia LPS dozė bus visiškai nekenksminga.
Jos kūnas paprasčiausiai nepastebės „endotoksino“ir toliau laimingai gyvens. Šią savižudybės programą galite nutraukti kitu būdu. Baisus uždegiminis kaskados atsakas į LPS yra kūno imuninės sistemos dalis. Mes žinome tokias medžiagas kaip kortikosteroidai, pavyzdžiui, deksametazonas, kurios gerai slopina imuninę sistemą. Atitinkamai, jei LPS įšvirkščiama į pelę kartu su deksametozonu, pelės LPS receptoriai, be abejo, aptinka ir perduoda signalą „aukštyn“imuninei sistemai. Bet tai nepadarys nieko baisaus, nes jis bus išjungtas. Ir pelė išgyvens.
Apskritai, jei praleisime visas šias baisias detales, darytina išvada tokia: mirtis nuo septinio šoko įvyksta dirbant specialią savižudybės programą. Kūnas nužudo save, jei viduje randa pakankamai daug patogeninių bakterijų. Iki šiol apie šią programą žinoma daug: kaip ji prasideda, kokias imuninės sistemos dalis ji aktyvuoja, kaip ir kada procesas pereina į negrįžtamą fazę.
Aukojimasis poilsiui
Kyla pagrįstas klausimas, tačiau biologų labai nemylimas: kodėl? Kodėl žinduoliai turėjo šią mirtiną sistemą? Atskiram organizmui jo tikrai nereikia. Be septinio šoko sistemos jis turėtų bent kažkokią galimybę „sutraiškyti“infekciją ir išgyventi. Bet gamta nesuteikia šios galimybės, baigdama nelaimingus ir net jei jį užkrėtusios bakterijos jau mirusios. Kodėl?
Žinoma, tikslaus atsakymo į šį klausimą negalima duoti, nes evoliucijos keliai yra nenusakomi … Na, arba tas, kuris ten vadovauja. Bet iš tikrųjų visa ši istorija atrodo labai pagrįsta ir praktiška. Tiesa, ne atskiro žmogaus, kaip gamtos karūnos, požiūriu, bet Jo Didenybės, Homo sapiens genomo, požiūriu.
Primityviais laikais, kurie pagal evoliucijos standartus buvo tik prieš kelias sekundes, užkrėstas individas buvo nepaprastai pavojingas likusiai jo rūšiai. Kadangi jis galėjo perduoti jiems infekciją, užkrėsti visą populiaciją ir … kas būtų, jei tai būtų paskutinė šios rūšies populiacija? Tada jis (rūšis) išnyks, o kartu ir jo genomas. Blogiau, net jei liga nėra mirtina, ji vis tiek yra labai pavojinga. Faktas yra tas, kad pradiniuose etapuose organizmas kovoja su infekcija, susintetindamas labai toksiškas medžiagas - laisvuosius radikalus (apie juos kalbėsiu viename iš tolesnių stulpelių).
Šios medžiagos yra mutageniškos. Ir jei infekcija buvo sunki, tada susintetinta daugybė radikalų, ir tai jau yra tiesioginė grėsmė, kad genome atsiras per daug mutacijų. Na, kaip sergantis individas išgyvens ir su visomis jo mutacijomis pagimdys nesuprantamų genomų vaikus? Pavojinga! Rūšio ir, svarbiausia, jo genomo požiūriu, daug geriau, jei užkrėstas individas niekur neskristų, ramiai guli po artimiausiu krūmu ir … miršta neužkrėsdamas artimųjų ir daugiau nedalyvaudamas reprodukcijoje. Tai septinio šoko programos tikslas.
Tačiau šiuolaikiniame pasaulyje žmogui tokios programos visai nereikia. Nes mes turime antiseptikų ir antibiotikų.
Ir apie senatvę
Na, gerai, pasakys galingas skaitytojas, kuris laikėsi šios eilutės, sakysime, tarkime, kad sepsis yra programa. Tačiau laimei, septinis šokas yra toli gražu ne pagrindinė žmonių mirties priežastis. Yra ir kitų, kurie yra daug dažnesni. O ką jie turi bendro su programomis, genomais ir biologinių mašinų sukilimu?
Atsakymas: ar žinai, kas yra dažniausia mirties priežastis? Grasina 100% žmonių, tarkime, 20 metų? Tai yra biologinis senėjimas! Tai yra, lėtas ir nuoseklus kūno funkcijų silpnėjimas su amžiumi, neišvengiamai didinantis mirties tikimybę. Taigi, autorius priklauso tiems biologams, kurie mano, kad mes turime visas priežastis manyti, kad senėjimas yra tokios genetinės programos veiklos rezultatas. Kitame mūsų serijos numeryje pabandysiu jums pateikti šios drąsios hipotezės įrodymus, ir plika evoliucijos čempionė man padės.