Лиза и Кара – вымышленные персонажи, которых мы придумали в качестве наглядного примера, но их истории позволяют поднять актуальные для каждого человека вопросы.
Почему одни люди купаются в лучах хорошего здоровья, тогда как другие прозябают в тени болезней? Может ли каждый из нас сам выбирать свою судьбу?
Пусть изучение теломер и стало относительно новым научным веянием, главный вопрос, который интересует исследователей, ни для кого не в новинку. Почему люди стареют по-разному? Люди задавались им на протяжении тысячелетий – пожалуй, с тех пор, как научились считать годы и сравнивать себя с окружающими.
Некоторые верят, что процесс старения полностью запрограммирован природой и неподвластен человеку. Эта идея легла в основу древнегреческого мифа о сестрах-мойрах – трех старухах, которые присутствуют при появлении младенца на свет и определяют его судьбу в первые же дни жизни. Первая сестра прядет нить человеческой судьбы, вторая отмеряет ее длину, а третья обрезает ее. Продолжительность жизни соответствует длине этой нити. Когда мойры заканчивают свое дело, судьба человека окончательно предопределена.
Эта идея продолжает бытовать по сей день, пусть и сформулированная в научных терминах. Современная версия мифа гласит, что здоровье человека зависит главным образом от его генов. В представлении ученых нет никаких мойр, витающих над детской люлькой, однако с научной точки зрения генетический код еще до рождения человека предопределяет риск развития у него сердечно-сосудистых заболеваний, рака, а также его приблизительную продолжительность жизни.
Многие люди, пожалуй, даже не отдавая себе в этом отчета, уверены, что только природа влияет на процесс старения. Если бы их попросили объяснить, почему Кара стареет гораздо быстрее подруги, то вот что они могли бы ответить: «У ее родителей, скорее всего, также были проблемы с сердцем и суставами». Или: «Все дело в ее ДНК». Или: «Ей не повезло с наследственностью».
Разумеется, не все убеждены, что гены полностью определяют нашу судьбу. Многие обратили внимание на то, что здоровье зависит и от образа жизни. Сегодня такой подход считается современным, но существует он очень и очень давно. В древней китайской притче рассказывается о черноволосом полководце, который отправился в опасный путь за пределы родной земли. Больше всего он боялся, что на границе его поймают и убьют. Проснувшись однажды утром, он обнаружил, что его прекрасные черные волосы стали седыми. Он постарел преждевременно, и случилось это за одну ночь. Уже 2500 лет назад представители великой китайской культуры понимали, что преждевременное старение может быть вызвано различными внешними факторами, такими, например, как стресс. (Конец у этой истории счастливый: никто не узнал поседевшего полководца, и он пересек границу незамеченным. Что ж, у старости есть и плюсы.)
В наши дни очень многие люди уверены, что образ жизни важнее наследственности, то есть что первоочередную роль играют не унаследованные гены, а повседневные привычки. Вот что такие люди могли бы сказать о преждевременном старении Кары: «Она ест слишком много углеводов». Или: «С возрастом каждый из нас получает по заслугам». Или: «Ей нужно больше заниматься спортом». Или: «Скорее всего, у нее есть какие-то глубинные неразрешенные психологические проблемы».
Давайте еще раз посмотрим, как обе стороны объясняют ускоренное старение Кары. Сторонники идеи наследственности выглядят законченными фаталистами. Хорошо это или плохо, но будущее полностью запрограммировано в хромосомах в момент рождения человека. Слова тех, кто главную роль отдает образу жизни, обнадеживают чуть больше: с точки зрения этих людей преждевременного старения можно избежать. Вместе с тем они склонны осуждать других: если Кара стареет раньше времени, в этом исключительно ее вина.
Кто же из них прав? Что определяет процесс старения – природа или воспитание, гены или внешние факторы? На самом деле «виноваты» и те и другие, но первостепенная роль принадлежит взаимодействию между ними. Истинное различие между Карой и Лизой состоит в сложном взаимодействии между генами, социальными отношениями, образом жизни, превратностями судьбы и особенно реакцией человека на эти превратности судьбы. Каждый из нас рождается с заранее заданным набором генов, но выбранная нами жизнь значительно влияет на то, как эти гены себя проявят. В некоторых случаях образ жизни способен включать и отключать те или иные гены. Как ловко подметил исследователь проблемы ожирения Джордж Брей, «гены только заряжают ружье – на спусковой крючок же нажимает среда обитания» {4}. Причем его слова применимы не только к проблеме избыточного веса, а практически к любому аспекту человеческого здоровья.
Мы познакомим вас с совершенно новым подходом к здоровью. Мы рассмотрим здоровье на клеточном уровне, чтобы показать вам, что представляет собой преждевременное клеточное старение и какой удар оно способно нанести организму. А заодно научим вас, как избежать этого процесса – и даже обратить его вспять. Мы копнем глубоко и доберемся до самого сердца клетки – ее хромосом. Здесь-то мы и найдем теломеры – повторяющиеся фрагменты некодирующей ДНК, которые располагаются на концах хромосом. Теломеры, которые укорачиваются с каждым делением клетки, помогают определить, с какой скоростью стареют наши клетки и когда они умрут, в зависимости от того, насколько быстро те изнашиваются. Выдающимся научным открытием стал тот удивительный факт, что концевые участки хромосом могут и удлиняться. Таким образом, старение – динамический процесс, который можно замедлить или ускорить, а в определенном смысле и пустить вспять. Старение вовсе не обязано быть однонаправленной скользкой дорожкой к болезням и постепенному угасанию, каким оно раньше рисовалось в нашем сознании. Все мы состаримся, но то, как именно это произойдет, во многом зависит от здоровья наших клеток.
Рис. 2. Теломеры на концах хромосом. У каждой хромосомы есть концевые участки, которые состоят из нитей ДНК, покрытых специальным защитным слоем белков. Обратите внимание: на изображении хромосом имеются светлые участки – это и есть теломеры. На иллюстрации теломеры изображены в неправильном масштабе: в действительности на их долю приходится не более одной десятитысячной длины ДНК наших клеток. Это крошечные, но жизненно важные части хромосомы.
Мы – это молекулярный биолог Элизабет и специалист по психологии здоровья Элисса. Элизабет посвятила свою карьеру изучению теломер; благодаря ее фундаментальным исследованиям зародилась новая область научных знаний. Элисса же всю жизнь занималась психологическим стрессом. Она изучала его губительное воздействие на поведение, психику и физическое здоровье человека, а также искала способы, позволяющие обратить вспять негативные последствия стресса. Пятнадцать лет назад мы объединили силы, и проведенные нами исследования заставили научное сообщество по-новому взглянуть на взаимосвязь между телом и разумом. Нашему – и всеобщему тоже – удивлению не было предела, когда обнаружилось, что теломеры не просто несут в себе команды, заложенные в генетическом коде. Как оказалось, наши теломеры прислушиваются к нам. Они подчиняются указаниям, которые мы им даем. Наш образ жизни может заставить теломеры ускорить процесс старения клеток или, наоборот, притормозить его. Рацион питания, эмоциональная реакция на проблемы, наличие стресса в детские годы, степень доверия между нами и окружающими – все эти и многие другие факторы влияют на теломеры и способны предотвратить преждевременное старение на клеточном уровне. Проще говоря, один из секретов долгой и здоровой жизни заключается в том, чтобы активно стимулировать обновление клеток.
Обновление здоровых клеток: для чего оно нужно?
В 1961 году биолог Леонард Хейфлик обнаружил, что большинство клеток в человеческом организме способны делиться лишь ограниченное число раз: по достижении этого предела они умирают. Клетки размножаются делением, благодаря чему создаются точные копии материнской клетки (митоз). Хейфлик наблюдал за этим процессом в лаборатории, которую сплошь заставил специальными стеклянными чашками с клеточными культурами. Поначалу клетки копировали себя довольно быстро – по мере их деления исследователю требовались все новые и новые чашки. Более того, на ранней стадии клетки делились столь стремительно, что невозможно было сохранить все культуры: для этого, как вспоминает Хейфлик, ему с коллегой пришлось бы «уступить стекляшкам с клетками лабораторию и все здание исследовательского центра». Ученый назвал ранний этап клеточного деления фазой буйного роста. Однако через какое-то время клетки переставали делиться, словно это их утомляло. Самым долгоживущим удавалось совершить порядка 50 делений. В конечном итоге уставшие клетки достигали состояния, которое Хейфлик назвал фазой увядания: они по-прежнему оставались живыми, но раз и навсегда утрачивали способность делиться. Максимально возможное количество делений человеческих клеток, обусловленное природой, получило название «предел Хейфлика», причем в роли выключателя, останавливающего этот процесс, выступают теломеры, которые к концу жизненного цикла клетки достигают критически малой длины.