Ник Лейн - Лестница жизни. Десять величайших изобретений эволюции

• Название: Лестница жизни. Десять величайших изобретений эволюции
• Автор: Ник Лейн
• Издательство: Act, corpus
• Жанр: Научпоп
• Год: 2014
• ISBN: 978-5-17-079731-8

Как возникла жизнь? Откуда взялась ДНК? Почему мы умираем? В последние десятилетия ученые смогли пролить свет на эти и другие вопросы происхождения и организации жизни. Известный английский биохимик реконструирует историю всего живого, описывая лучшие изобретения эволюции, и рассказывает, как каждое из них, начиная с самой жизни и генов и заканчивая сознанием и смертью, преображало природу нашей планеты и даже саму планету.

---

4. Всем желающим больше узнать о подобных странных случаях я не могу не порекомендовать увлекательнейшие книги Вилеянура Рамачандрана, где явления человеческой психики анализируются в свете новейших нейробиологических и эволюционных данных* [* На русский язык к настоящему времени переведены две книги Рамачандрана (его имя по-русски передают также как Вилейанур, Вилейянур и Вилььнур): Рождение разума: загадки нашего сознания. М.: Олимп-Бизнес, 2006; и Мозг рассказывает: нейропсихология в поисках того, что делает нас человеком. М.: Карьера Пресс, 2013. - Прим. пер.].

5. Этот ритм задается колебаниями электрической активности нейронов: если достаточно много нейронов возбуждается синхронно, их активность может регистрироваться на ЭЭГ. Когда нейрон возбуждается, снаружи в него стремительно поступают ионы натрия, и его мембрана деполяризуется, то есть электрическое напряжение на ней ослабевает. Если нейроны возбуждаются неупорядоченно, на ЭЭГ сложно что-либо отследить, но если деполяризация и последующая реполяризация множества нейронов в мозге происходят ритмично, на ЭЭГ наблюдаются мозговые волны. Ритм с частотой около 40 Гц означает, что многие нейроны возбуждаются синхронно, примерно каждые 25 миллисекунд.

6. Синапсы - это места тесного контакта нейронов, по которым с одного нейрона на другой могут передаваться сигналы. Когда импульс достигает синапса, в щель между нейронами выделяются особые вещества - нейромедиаторы, которые связываются с рецепторами постсинаптического нейрона, возбуждая его либо тормозя его возможное возбуждение, а иногда также вызывая долговременные изменения, усиливающие или ослабляющие синаптическую связь. Образование новых синапсов или изменение уже имеющихся задействовано в формировании памяти и обучении, хотя многие детали этих механизмов науке еще предстоит выяснить.

7. Имеются даже данные, указывающие на то, что сознание, как ни удивительно, состоит из отдельных “кадров”, почти как фильм. Продолжительность этих кадров может меняться от нескольких десятков до сотен или больше миллисекунд. Увеличением или уменьшением их продолжительности, например под влиянием эмоций, возможно, и объясняется кажущееся замедление или ускорение времени при определенных обстоятельствах. Например, когда кадры меняются каждые двадцать миллисекунд, человеку может казаться, что время идет в пять раз медленнее, чем когда кадры меняются каждые сто миллисекунд, так что жертва может и правда видеть занесенную руку убийцы, держащую нож, как в замедленной киносъемке.

8. Из темной материи, называемой также “Пылью”, состоит сознание в трилогии Филипа Пулмана “Темные начала”. Подозреваю, что это аллюзия на “духовную пыль” (mind-dust) Уильяма Джемса.

Глава 10

1. Строго говоря, у бактерий и растений имеются так называемые метакаспазы, а не настоящие каспазы, но ясно, что именно метакаспазы были эволюционными предшественниками каспаз, и многие функции тех и других совпадают. Для простоты я буду называть все эти ферменты каспазами. Подробнее о них можно прочитать в моей статье “Происхождение смерти” (Lane, N. Origins of Death // Nature 453: 583-585; 2008).

2. Каскады ферментов имеют большое значение для клеток, потому что позволяют существенно усиливать слабые сигналы. Представьте себе, как один фермент, активируясь, активирует десяток других, каждый из которых, в свою очередь, активирует еще десяток. В итоге мы получаем сотню активных ферментов третьего уровня. Если каждый из них активирует еще десяток ферментов четвертого уровня, мы уже получим тысячу, затем десять тысяч, и так далее. За шесть этапов этот каскад позволяет активировать миллион ферментов. Именно так и запускается работа “палачей”, разрывающих клетку изнутри.

3. Разумеется, были и другие причины, обусловившие переход эукариот к многоклеточное™, в то время как бактерии так и не образовали ничего более сложного, чем колонии. К числу таких причин относится, в частности, склонность эукариотических клеток увеличиваться в размерах и накапливать гены. Этой теме уделено особое внимание в моей предыдущей книге - “Энергия, секс, самоубийство: митохондрии и смысл жизни”.

4. Не знаю, есть ли у меня вариант АроЕ4, и если есть, то в одном или в двух экземплярах, но судя по набору болезней, характерных для моей семьи, я не особенно удивлюсь, если окажется, что есть. Поэтому я предпочел бы не знать. Очень уж не хочется ходить в спортзал.

5. Кирквуд назвал свою концепцию теорией расходуемой сомы, воспользовавшись терминологией Вейсмана. Как и Вейсман, Кирквуд подчеркивал подчиненное положение тела по отношению к зародышевой линии. Ярким примером, показывающим, как сома может идти в расход, могут служить тихоокеанские лососи.

6. Кроме того, в ходе исследований могут возникать непредвиденные трудности. Один человек, принимавший участие в качестве испытуемого в исследовании строгого ограничения калорийности пищи, в результате незначительного падения неожиданно сломал ногу. Оказалось, что у него развился серьезный остеопороз, и врач предписал ему прекратить диету (и правильно сделал).

7. Для тех, кто хочет разобраться, как молекула “чувствует” присутствие или отсутствие питательных веществ, поясню, что белок SIRT-1 активируется, если связывается с “использованной” формой дыхательного кофермента НАД, накапливающегося в клетке, когда в ней заканчиваются такие субстраты, как глюкоза. Белок TOR, в свою очередь, чувствителен к окислительно-восстановительному статусу клетки, тоже отражающему наличие питательных веществ, и меняет в зависимости от него свою активность.

8. Выше мы отмечали возможность таких побочных эффектов, как рак или дегенеративные заболевания. Мыши, в геном которых внедрен лишний экземпляр гена, кодирующего белок SIRT-1, демонстрируют признаки улучшения здоровья, но не живут дольше прочих и обычно умирают от рака.

9. Другие предполагавшиеся “часы”, как длина теломер (концевых участков хромосом, укорачивающихся при каждом делении клетки), вообще не коррелируют с продолжительностью жизни разных видов. Корреляция не доказывает наличия причинно-следственной связи, но может, по крайней мере, указывать на ее возможность. Отсутствие же корреляции более или менее доказывает и отсутствие причинно-следственной связи. Защищают ли теломеры от рака, не давая клеткам делиться неограниченно, - спорный вопрос, но продолжительность жизни они точно не определяют.

10. Имеется в виду не то острое воспаление, которое наблюдается при воспалении ран. Атеросклероз вызывает хроническую воспалительную реакцию на вещества, накапливающиеся в артериальных бляшках, что способствует их дальнейшему образованию. Болезнь Альцгеймера развивается в связи с постоянной воспалительной реакцией на амилоидные бляшки в мозге. При возрастной макулодистрофии происходит, в частности, воспаление мембран сетчатки, приводящее к врастанию в нее новых кровеносных сосудов и развитию слепоты. Я мог бы продолжать и продолжать, описывая диабет, рак, артрит, рассеянный склероз и другие болезни. Общим знаменателем для всех них оказывается слабое хроническое воспаление. Курение способствует развитию таких заболеваний во многом именно потому, что усиливает воспаление. Выключение белка TOR, напротив, вызывает слабое подавление иммунных реакций, что может способствовать ослаблению воспаления.

11. Идея гликолитического переключения была впервые высказана Отто Варбургом еще в 40-х годах XX века, но подтвердилась недавно. Как правило, раковыми становятся только те клетки, которые могут обходиться без митохондрий. Главные виновники рака - стволовые клетки, которые слабо зависят от митохондрий и часто бывают задействованы в развитии опухолей. К числу других виновников относятся клетки кожи и легких и белые кровяные тельца, которые тоже относительно независимы от митохондрий и нередко образуют опухоли.

12. Как отмечает Густаво Барха, тот факт, что эволюция вполне может на порядок увеличивать продолжительность жизни, означает, что существенное продление жизни человека вполне достижимо, хотя и весьма затруднительно.

Благодарности

Я писал эту книгу отнюдь не в одиночестве. Значительную часть времени вместе со мной дома были мои маленькие сыновья, Энеко и Хьюго, и хотя их присутствие не всегда способствовало концентрации, оно прибавляло смысла каждому написанному слову и радости процессу. Моя жена, доктор Ана Идальго, обсуждала со мной каждую тему, каждую идею, каждое слово, нередко открывая передо мной новые перспективы и решительно очищая текст от словесного мусора. Я привык полагаться на ее суждения, как научные, так и литературные. Там, когда я прежде пытался спорить, но затем задумывался и признавал ее правоту, теперь я без колебаний следую ее советам. Эта книга без нее была бы гораздо хуже, и многими своими достоинствами она обязана именно ей.