Časť 1: Môže niekto napadnúť svoje gény
Teoreticky môžu živé organizmy žiť veľmi dlho, takmer večne. Odkiaľ pochádzajú také zlé vlastnosti ako smrť u živých bytostí?
Jedného dňa všetci zomrieme. Bohužiaľ (a možno našťastie existujú rôzne uhly pohľadu) je život usporiadaný tak, aby sme tento zázrak doplnili veľmi nepríjemným povinným doplnkom - smrťou.
Niektorí biológovia veria, že to tak nebolo vždy. Zdá sa, že slávny August Weismann bol prvým, kto pochyboval o „nevyhnutnosti“smrti. Toto je predok weismanisticko-morganistických genetikov, ktorých nenávidí Trofim Lysenko. Vo svojej prednáške, ktorú Weismann predniesol vo Freiburgu v roku 1881, povedal: „Smrť nepovažujem za prvoradú nevyhnutnosť, ale za niečo, čo sa získava druhýkrát v procese adaptácie.“Smrť bola teda prirodzene vynájdená s cieľom zabezpečiť zmenu generácií, bez ktorej sa život nemôže rozvíjať a bez ktorého vývoja nie je možné.
Úloha DNA v dedičstve ešte nebola známa. Nebolo jasné, ako sa genetika vo všeobecnosti usporiadala, a Weisman mal pocit, že sa to všetko odhalí: „Niet pochýb o tom, že vyššie organizmy vo verzii ich dizajnu, ktoré k nám dnes prišli, obsahujú semená smrti.“O ktorých semenách hovoríme? Samozrejme, o génoch. To znamená, že ak je preložený do modernejšieho jazyka, známy biológ uviedol, že gény smrti sú zakomponované do všetkých živých organizmov (tj vy a ja). Ukazuje sa, že jedného dňa sa môžu zapnúť a hneď zomrieme. Povedzme teda, molekulárno-biologická samovražda.
Ako ďaleko sme sa dohodli? Do tej miery, že živé organizmy sú nejako naprogramované na spáchanie samovraždy? Môže sa to zdať šialené. Každý vie o inštinkte sebazáchovy a všeobecne, čo môže byť pre telo a človeka cennejšie ako jeho vlastný život?
Propagačné video:
Najvyšší cieľ živého organizmu
Z humanitárneho hľadiska, to znamená, naše ľudské sebectvo je, samozrejme, život najvyššou hodnotou. Autor týchto línií je však profesionálnym biológom, dokonca so záľubou v medicíne. Preto osobu tiež považujem za živú bytosť stavovcov, zvierat, cicavcov, z radu primátov, z rodu Homo, z druhov sapiens. A viem, že pre všetky živé bytosti existuje vec, ktorá je oveľa cennejšia ako ich vlastný život. Toto je genóm ich druhu. Súbor všetkých génov, ktoré určujú, čo je toto stvorenie, aké stvorenie to je.
A to je naozaj dôležitá vec. Genom každého druhu sa vytvoril v dôsledku desiatok a stoviek miliónov rokov vývoja, a ak sa raz stratí, druh úplne zmizne, čo znamená, že všetky tieto milióny rokov prešli zbytočne. Všetky živé bytosti a ich počet od vás, od rodičov, dostávajú kópiu genómu, kontrolujú jeho (kópiu) výkon počas svojho života, a ak je kópia dobrá, odovzdáva sa ich deťom. Niekto sa pýta na zmysel života? Z hľadiska biológie to vyzerá takto. Mám to, trochu som ho použil, a ak to funguje dobre, odovzdal som ho ďalej.
Záujmy genómu sa zvyčajne úplne zhodujú so záujmami jeho dočasného dopravcu. Ak zviera, ktoré nemá čas opustiť potomstvo, zomrie, potom bude kópia jeho genómu navždy stratená. Niekedy sa však vyskytnú veľmi nepríjemné situácie, keď sa želania samotného dopravcu nezhodujú s potrebami genómu. A potom nám naše gény okamžite ukážu, kto je šéfom domu.
Dobrým príkladom sú pivovarské droždie, jedno z obľúbených predmetov výskumu medzi biológmi. (Mám podozrenie, že je to kvôli nádhernému vedľajšiemu produktu, ktorý môžu vyrobiť.) Kvasinky sú pomerne primitívne jednobunkové huby a môžu žiť v dvoch režimoch: rozmnožovanie asexuálne alebo zabezpečovanie sexuálnej reprodukcie pre seba.
Ak je v ich živote všetko v poriadku, droždie sa rozmnožuje a oddeľuje od seba nové bunky, presné kópie klonov. Tento proces sa môže mnohokrát opakovať a kvasinky žijú veľmi dlho, znásobujú ich počet a snažia sa zachytiť čo najviac priestoru. Evolúcia v tomto režime je extrémne pomalá, pretože variabilita je veľmi malá, nové a staré bunky sú zmiešané v prostredí a existuje veľa starých. Všeobecne stagnácia.
Potom sa však podmienky začnú zhoršovať (napríklad sa zjedlo všetko jednoduché jedlo, ktoré sa v oblasti nachádza). Kvasinkové bunky cítia, že sa freebie skončilo a „rozhodnú sa“zrýchliť svoj vlastný vývoj a znovu získať schopnosť rýchlo sa prispôsobiť novým podmienkam. To sa deje pomocou dvoch vecí:
Zavádza sa povinná sexuálna reprodukcia.
Kvasinkové bunky sa preto dohodnú na tom, ktorý z nich bude chlapec a ktorý bude dievča, a zariadia výmenu génov.
Objaví sa rýchla smrť.
Programovaná smrť buniek kvasiniek, ktorá chýba v pohodlnejších podmienkach asexuálnej reprodukcie. Je zrejmé, že je potrebné, aby si staršia generácia kvasiniek vytvorila priestor pre novú generáciu, ktorá je výsledkom „zamiešania“génov.
A viete, aký je signál, ktorý spúšťa programovanú smrť buniek kvasiniek? Feromón - látka, ktorú kvasinky jedného pohlavia snímajú predstaviteľmi opačného pohlavia. Objavenie tejto skutočnosti spôsobilo veľa hluku v dave kvasinkových vedcov. Tu je taký srdcervúci príbeh lásky a smrti v pivovarských kvasniciach.
Obeť je všeobecné pravidlo
To znamená, že akonáhle druh potrebný na urýchlenie vlastného vývoja, záujmy jednotlivých jednotlivcov boli okamžite obetované kvôli Jeho Veličenskému genómu. A toto pravidlo, smutné pre jednotlivcov, sa dá vysledovať na bytostiach akejkoľvek zložitosti.
Pomysli na letničky, ktoré zomrú, len čo ich ovocie dozrie. Mimochodom, nemusia byť ročné vôbec. Len raz. Napríklad bambus žije desaťročia a potom kvitne, tvorí semená a potom zomiera. Všimnite si, že pár mutácií v génoch jednoročnej rastliny ju môže zmeniť na … trvalku. Napríklad belgickým genetikom sa to podarilo, práca bola ocenená publikáciou Nature.
Myslíte si, že sa to týka iba húb a rastlín? Tu je hmyz. Koruna evolúcie, mimochodom! Spýtajte sa akéhokoľvek zoológa bezstavovcov, ktorý je chladnejší - dipterany alebo nejaké nemotorné plešaté opice? Podeniehy nežijú dlho: od niekoľkých hodín do niekoľkých dní (v závislosti od konkrétneho druhu), pretože nemajú … ústa. Nemôžu jesť a umierať hladom. Páčia sa to každému majákovi? Ja si to nemyslím. Sú spokojní s genómom svojho druhu? Som si istý. Jednoducho preto, že je to veľmi úspešný, to znamená rozšírený a veľmi dlhotrvajúci živočíšny druh. Oveľa starší ako ty a ja.
Prerušte systém, zmeňte program
Napodiv, existujú samovražedné genetické programy. Začali sme o nich však vôbec hovoriť, aby sme opäť ohromili usporiadanie živej prírody. Existuje oveľa naliehavejšia otázka, ktorá sa týka každého z nás. Pamätáte si - „všetci zomrieme“? Nemá náš genóm niečo spoločné s týmto smutným faktom? Zdedili sme od našich primitívnych predkov nejaký genetický program, ktorého účelom je priviesť nás do hrobu?
Pokúsim sa vám dokázať, že je to tak. A my si môžeme celkom dovoliť tento program prerušiť. Pretože je to potrebné iba na urýchlenie vývoja človeka ako biologického druhu. Už to viac nepotrebujeme, pretože namiesto tempa vývoja slimákov ľudia už dlho používajú oveľa rýchlejšie a efektívnejšie metódy prežitia ako druh - technický pokrok. To znamená, že už nepotrebuje všetky nepríjemné vývojové nástroje a možno ich vypnúť bez ohľadu na to, ako proti tomu protestoval Jeho Veličenstvo ľudský genóm.
Inými slovami, je celkom možné položiť otázku, chceme byť aj naďalej dočasným úložiskom génov na ceste z jednej generácie na nasledujúcu? Biologický stroj slepo podľa príkazov vlastného genómu? Je čas na strojové povstanie?
Časť 2: Ako genetický program vedie ľudí do hrobu
Najväčšou hrozbou pre človeka je biologické starnutie, to znamená pomalé oslabenie funkcií tela, ktoré neúprosne zvyšuje pravdepodobnosť smrti. Existuje každý dôvod domnievať sa, že starnutie je výsledkom genetického programu.
So všetkou veľkosťou ľudstva a človeka nie sme nič iné ako biologické stroje. Naši rodičia do nás vložili program - náš život, náš genóm - realizáciu tohto programu. Čo je to? Skutočnosť, že sa musíme vyvíjať vo forme embrya, rodiť sa, vyrásť a ak bola stiahnutá kópia genómu v nás úspešná, preneste túto kópiu našim deťom. Program tu ale nekončí. Pretože v ňom je aj posledná etapa - je potrebné uvoľniť miesto v jaskyni, aby mohla ďalšia generácia zomrieť.
Ak všetci súhlasia s prvými fázami programu, potom sa im nejako nepáči premýšľať o poslednej časti. A to nielen bežných ľudí, ale aj profesionálnych vedcov. Možno je to tak preto, že väčšina biológov má veľmi radi život a všetky jeho prejavy. Preto sme sa stali biológmi. Vždy je pre nás oveľa zaujímavejšie skúmať, odkiaľ niečo pochádza, ako odkiaľ neskôr, ako je zničené.
V tomto ohľade je história štúdia proteínov veľmi poučná (ich ďalšie meno sú proteíny, to je to, čo je presne kódované v našich génoch, najdôležitejšia súčasť v každom živom systéme). Proces syntézy bielkovín v bunkách sa začal pozorne skúmať už v 50. rokoch a veľmi rýchlo sa zistilo, ako sa to deje. Od 70. rokov všetky učebnice popisovali zodpovedajúci mechanizmus, ktorý funguje dokonale a neustále vytvára všetky potrebné proteíny. Otázka: kam potom idú? Nežijú večne. Bunka by jednoducho praskla zo všetkých syntetizovaných proteínov. Ale z nejakého dôvodu sa biológovia nejako „touto záležitosťou príliš neobťažovali“. A prehliadol rozsiahly a komplexný systém degradácie proteínov. Zaberá viac ako 10% všetkých našich génov a presne určuje, ako dlho by mal konkrétny proteín žiť,v závislosti od jeho funkcie. Niektoré z nich žijú iba pár hodín, iné zostávajú v klietke roky. O tom sa začali umývať až na konci 80. rokov a Nobelova cena bola udelená za objav systému cielenej deštrukcie proteínov.
Rozkazte program
Nastal podobný príbeh s programovanou smrťou organizmu? Možno si to biológovia nechceli len pomyslieť? A márne! Pretože ak je naša smrť naprogramovaná, rovnako ako naše narodenie, potom nám to dáva obrovskú šancu žiť lepšie a dlhšie. Faktom je, že biológia so všetkými svojimi úspechmi je pomerne mladá veda. Ešte stále pomerne dobre vieme, ako je usporiadaná živá príroda, a stále nevieme, ako vytvoriť rôzne nové biologické systémy, ktoré by nám mohli byť užitočné na predĺženie nášho života. Ale ak dôjde k našej smrti v dôsledku akcie programu, nie je potrebné nič stavať. Naopak, je potrebné rozbiť. Prelomte poslednú fázu tohto programu, ktorá je pre nás fatálna. Okrem toho je dokonca možné úplne ho zlomiť (môže to byť nebezpečné a pravdepodobne je to stále nemožné),nejakým spôsobom do neho zasahovať, vložiť tento mechanizmus do koliesok paličiek. Pre celú mládež biologického inžinierstva a biológie už nejako vieme, ako sa zlomiť. A potom bude mechanizmus fungovať horšie, čo znamená, že budeme žiť dlhšie.
A predsa existuje v ľudskom tele podobný mechanizmus programovanej samovraždy? Možno to vedci nejako prehliadli, len preto, že tam nie sú a nie preto, že sa nechceli pozrieť? So všetkou úctou k svojim kolegom si to nemyslím. A potom sa pokúsim dokázať, ako je všeobecne možné v tak laxnej vede, ako je biológia, že áno, tento program máme. A môžete s tým celkom začať bojovať. Ale aby ste zistili, o čo ide, budete si musieť prečítať túto sériu článkov až do konca.
O akom druhu programu môžeme hovoriť? Existuje niekoľko možností a začnime s najjednoduchším. Existuje veľmi škaredá a smrtiaca vec, ako je sepsa. Zvyčajne sa stáva, keď je krv infikovaná baktériami. To znamená, že ak sa do krvi dostane veľké množstvo mikróbov, je to veľmi nebezpečné. Teplota osoby prudko stúpa, vyvíja sa tzv. Systémový zápal a proces s najväčšou pravdepodobnosťou končí najsmutnejším spôsobom - pacient zomrel. Mimochodom, funguje to aj na iných zvieratách - potkanoch, myšiach a akýchkoľvek iných zvieratách.
Prečo sa to stalo? Zdá sa, že všetko je jasné. Baktérie sa začali množiť v krvi, imunitný systém s nimi nedokáže zvládnuť a "jesť" ľudské telo zvnútra. A čo sa možno diví, že nám nebude vyhovovať také priame a zrozumiteľné vysvetlenie?
Smrtiaca imunita
Ale tu je problém. V určitom okamihu sa ukázalo, že rovnaký účinok sa dá dosiahnuť (samozrejme u ľudí, ale pri experimente na potkanoch), ak sa do krvi zavedú mŕtve baktérie (!). Nemôžu nič reprodukovať ani jesť. A príznaky sú rovnaké - horúčka a zápal, a ako výsledok aj smrť spôsobená zlyhaním viacerých orgánov. Aha! - povedali zainteresovaní vedci, - to znamená, že baktérie samy osebe nie sú hrozné, ale preto, že obsahujú veľmi jedovaté látky pre ľudí (alebo myši)! Spôsobuje tiež septický šok. Začali chápať a skutočne izolovať takúto látku od baktérií alebo skôr od ich škrupín. Ak sa vyčistí a zavedie do krvi zvieraťa, potom nešťastné stvorenie rovnako zomrie na septický šok. Čo je to táto látka? Aký hrozný bakteriálny jedktorý sa okamžite nazýval endotoxín - to je vnútorný jed baktérií?
Ukázalo sa, že ide o jednoduchý polymér pozostávajúci zo zvyškov cukrov a lipidov - lipopolysacharidu (anglická skratka - LPS). Vo svojej chemickej podstate je látka úplne neškodná, je to len stavebný materiál, ktorý tvorí bunkovú stenu baktérií. Ako môže byť LPS toxický pre cicavce? Začali ďalej rozumieť a zistili, že cicavce majú špeciálne proteíny - receptory LPS, ktoré neustále monitorujú výskyt tejto látky v krvi. A ak zistia určité množstvo LPS, spustia hroznú kaskádu biologických reakcií, ktoré nazývame septický šok. Ak vyrobíme mutantnú myš, ktorá má pre tento receptor zlomený gén, potom bude pre takúto myš s GMO najväčšia smrteľná dávka LPS absolútne neškodná.
Jej telo si jednoducho nevšimne „endotoxín“a bude naďalej žiť šťastne. Tento samovražedný program môžete prerušiť iným spôsobom. Tajomná zápalová kaskáda v reakcii na LPS je súčasťou imunitného systému tela. Poznáme látky ako kortikosteroidy, ako je dexametazón, ktoré dokážu potlačiť imunitný systém. Ak sa teda LPS injektuje do myši spolu s dexametozónom, potom myšacie LPS receptory samozrejme detekujú a prenášajú signál „nahor“do imunitného systému. To však nepovedie k ničomu hroznému, pretože to bude zakázané. A myš prežije.
Všeobecne platí, že ak vynecháme všetky tieto hrozné podrobnosti, potom je tento záver nasledujúci: smrť septickým šokom nastane v dôsledku práce osobitného samovražedného programu. Telo sa samo zabije, ak v sebe nájde dostatočne veľké množstvo patogénnych baktérií. O tomto programe je už veľa známe: ako začína, ktoré časti imunitného systému aktivuje, ako a kedy proces vstúpi do nezvratnej fázy.
Obetovanie pre zvyšok
Vynára sa odôvodnená otázka, ktorú však biológovia veľmi nemilujú: prečo? Prečo majú cicavce tento smrteľný systém? Určite to nepotrebuje samostatný organizmus. Bez systému septického šoku by mal aspoň nejakú šancu „rozdrviť“infekciu a prežiť. Príroda však nedáva túto šancu, dokončuje nešťastných a aj keď baktérie, ktoré ho infikovali, sú už mŕtve. Prečo?
Presnú odpoveď na túto otázku, samozrejme, nemožno dať, pretože cesty vývoja sú nevyvrátiteľné … dobre, alebo tomu, kto ju tam vedie. Ale v skutočnosti tento celý príbeh vyzerá veľmi rozumne a prakticky. Pravda, nie z hľadiska jednotlivca, ako koruny prírody, ale z hľadiska Jeho Veličenstva, genómu Homo sapiens.
V primitívnych časoch, ktoré podľa evolučných štandardov boli len pred niekoľkými sekundami, bol infikovaný jedinec mimoriadne nebezpečný pre zvyšok svojho druhu. Pretože im mohol preniesť infekciu, infikovať celú populáciu a … čo keď je to posledná populácia tohto druhu? Potom (druh) zmizne as ním aj jeho genóm. Horšie je, že aj keď choroba nie je smrteľná, je stále veľmi nebezpečná. Faktom je, že v počiatočných fázach telo bojuje s infekciou syntetizáciou veľmi toxických látok - voľných radikálov (o nich budem hovoriť v jednom z nasledujúcich stĺpcov).
Tieto látky sú mutagénne. Ak bola infekcia závažná, syntetizuje sa veľa radikálov, čo už predstavuje priamu hrozbu pre výskyt príliš veľkého množstva mutácií v genóme. Ako prežije chorý jednotlivec a so všetkými jeho mutáciami porodí deti s nezrozumiteľnými genómami? Nebezpečný! Z hľadiska druhu a čo je najdôležitejšie, jeho genómu, je oveľa lepšie, ak infikovaný jedinec nebeží nikde, leží ticho pod najbližším krovím a … umiera bez infikovania príbuzných a už sa nezúčastňuje reprodukcie. To je cieľom programu septického šoku.
Ale v modernom svete človek taký program vôbec nepotrebuje. Pretože máme antiseptiká a antibiotiká.
A o starobe
Dobre, dobre, odvážny čitateľ, ktorý sa držal týchto riadkov, povie, povedzme, že sepsa je program. Ale našťastie septický šok nie je zďaleka hlavnou príčinou smrti u ľudí. Existujú aj iné, ktoré sú oveľa bežnejšie. A čo majú spoločné s programami, genómami a povstaním biologických strojov?
Odpoveď znie: viete, čo je najčastejšou príčinou smrti? Hrozí 100% ľudí vo veku napríklad 20 rokov? Toto je biologické starnutie! To znamená pomalé a dôsledné oslabovanie telesných funkcií s vekom, neúprosne zvyšujúce pravdepodobnosť smrti. Autor teda patrí k tým biológom, ktorí sa domnievajú, že máme dôvod uvažovať o starnutí v dôsledku činnosti takéhoto genetického programu. A v ďalšom čísle našej bio-série sa vás pokúsim predložiť dôkaz tejto odvážnej hypotézy a nahý vývojový majster mi v tom pomôže.