Del 1: Kan en person udfordre deres gener
I teorien kan levende organismer leve i meget lang tid, næsten for evigt. Hvor kom en så dårlig ejendom som døden fra i levende væsener?
Vi dør alle en dag. Desværre (og måske heldigvis er der forskellige synspunkter), er livet arrangeret på en sådan måde, at vi får dette mirakel komplet med en meget ubehagelig obligatorisk tilføjelse - død.
Nogle biologer mener, at dette ikke altid var tilfældet. Det ser ud til, at den berømte August Weismann var den første, der tvivlede på dødens "uundgåelighed". Dette er stamfar til de Weismanist-Morganistiske genetikere, så hadede af Trofim Lysenko. I sit foredrag, som Weismann holdt i Freiburg i 1881, sagde han: "Jeg ser døden ikke som en primær nødvendighed, men som noget, der erhverves en anden gang i tilpasningsprocessen." Døden blev således opfundet af naturen med vilje til at sikre ændringer i generationer, uden hvilke livet ikke kan udvikle sig, og uden hvilket evolution er umulig.
DNA's rolle i arvelighed var endnu ikke kendt. Det var uklart, hvordan genetik generelt blev arrangeret, og Weisman mente, at alt dette ville blive afsløret: "Der er ingen tvivl om, at højere organismer i den version af deres design, der er kommet ned til os i dag, indeholder dødens frø." Hvilke frø taler vi om? Naturligvis om gener. Det vil sige, at hvis en oversat til en mere moderne sprog oversættes til en mere moderne sprog, at dødsgener er indlejret i alle levende organismer (det vil sige dig og mig). Så det viser sig, at de en dag kan tænde, og vi dør med det samme. Lad os begå så at sige molekylært biologisk selvmord.
Hvor langt er vi enige? Til det punkt, at levende organismer på en eller anden måde er programmeret til at begå selvmord? Det kan virke vanvittigt. Alle ved om instinktet til selvopbevaring, og generelt kan hvad være mere værdifuldt for kroppen og en person end sit eget liv?
Salgsfremmende video:
Det højeste mål for en levende organisme
Fra et humanitært synspunkt, dvs. vores menneskelige egoisme, er livet naturligvis den højeste værdi. Men forfatteren af disse linjer er en professionel biolog og endda med en tilbøjelighed til medicin. Så jeg betragter også en person som bare et levende væsen relateret til hvirveldyr, dyr, pattedyr fra primaternes rækkefølge, slægten Homo, arten sapiens. Og jeg ved, at for alle levende væsener er der en ting, der er meget mere værdifuld end deres eget liv. Dette er genomet af deres arter. Sættet af alle gener, der bestemmer, hvad denne væsen er, hvilken slags væsen det er.
Og dette er en virkelig vigtig ting. Genet for hver art er dannet som et resultat af titusinder og hundreder af millioner af år med evolution, og hvis den engang er gået tabt, vil arten forsvinde fuldstændigt, hvilket betyder, at alle disse millioner af år er gået forgæves. Alle levende væsener og i deres antal med dig fra deres forældre modtager en kopi af genomet, tjekker dets (kopi) præstation i løbet af sit liv, og hvis kopien viser sig at være god, overføres den til deres børn. En anden spørger om meningen med livet? Fra biologiens synspunkt ser det sådan ud. Jeg fik den, brugte den lidt, og hvis den fungerer fint, sendte jeg den videre.
Normalt falder genomets interesser sammen med dets midlertidige transportørs interesser. Hvis væsenet, der ikke har tid til at forlade afkom, dør, vil en kopi af dens genom for evigt gå tabt. Men nogle gange forekommer meget ubehagelige situationer, når transportørens ønsker ikke falder sammen med genomets behov. Og så viser vores gener straks os, hvem der er chef for huset.
Et godt eksempel er bryggergær, et af de foretrukne emner inden for biologi. (Jeg formoder, at dette skyldes et vidunderligt biprodukt, som de kan producere.) Gær er en temmelig primitiv unicellulær svamp, og den kan leve i to tilstande: at reproducere aseksuelt eller arrangere seksuel reproduktion for sig selv.
Hvis alt er fint i deres liv, multipliceres gæren og spytter nye celler fra sig selv, dets nøjagtige kopi-kloner. Processen kan gentages mange gange, og gæren lever i meget lang tid, multipliceres i antal og forsøger at fange så meget plads som muligt. Udviklingen i denne tilstand er ekstremt langsom, fordi variationen er meget lille, nye og gamle celler blandes i miljøet, og der er mange gamle. Generelt stagnation.
Men så begynder forholdene at blive dårligere (for eksempel er al den enkle mad, der er i området, blevet spist). Gærceller føler, at freebie er forbi, og "beslutter" at fremskynde deres egen udvikling ved at genvinde evnen til hurtigt at tilpasse sig nye forhold. Dette gøres ved hjælp af to ting:
Obligatorisk seksuel reproduktion introduceres.
For at gøre dette er gærceller enige om, hvilken af dem der vil være en dreng, og hvilken der vil være en pige, og arrangere en genudveksling.
Hurtig død vises.
Programmeret død af gærceller, som er fraværende under mere behagelige betingelser med aseksuel reproduktion. Det er åbenlyst nødvendigt for den gamle gærgeneration at give plads til den nye, der er resultatet af "shuffling" af gener.
Og ved du, hvad er signalet, der udløser den programmerede død af gærceller? Feromon - et stof, som gæren af det ene køn fornemmer repræsentanter for det modsatte køn. Opdagelsen af dette faktum forårsagede en masse støj hos mængden af gærforskere. Her er sådan en hjerteskærende historie om kærlighed og død i brygger gær.
Ofring er en generel regel
Det er, så snart arten, der var nødvendig for at fremskynde sin egen udvikling, blev individuelle interesser øjeblikkeligt ofret af hensyn til Hans Majestets genom. Og denne regel, trist for individuelle individer, kan spores om væsener af enhver kompleksitet.
Tænk på de etårige, der dør, så snart deres frugt modnes. I øvrigt er de måske slet ikke årlige. Bare avl en gang. For eksempel lever bambus i årtier, og blomstrer derefter, danner frø og dør derefter. Bemærk, at et par mutationer i generne af en årlig plante kan forvandle den til … en flerårig. For eksempel lykkedes det belgiske genetikere at gøre dette, værket blev tildelt publikation i Nature.
Tror du, at dette kun gælder svampe og planter? Her er insekterne. Evolutionens krone, forresten! Spørg enhver hvirvelløs zoolog, der er køligere - dipteraner eller nogle uklare skaldede aber? Mayflies lever ikke længe: fra et par timer til et par dage (afhængigt af den specifikke art), fordi de ikke har nogen … mund. De kan ikke spise og dø af sult. Kan enhver flueflugge lide det? Jeg tror ikke det. Er de tilfredse med arten af deres art? Jeg er sikker. Simpelthen fordi det er en meget succesrig, dvs. en udbredt og meget langvarig dyreart. Meget ældre end dig og mig.
Afbryd systemet, skift program
Så mærkeligt nok er der selvmordsgenetiske programmer. Men vi begyndte ikke at tale om dem overhovedet for igen at forbløffe arrangementet af den levende natur. Der er et meget mere presserende spørgsmål, der vedrører hver enkelt af os. Husk - "vi skal alle dø"? Har ikke vores genom noget at gøre med denne triste kendsgerning? Har vi ikke arvet et genetisk program fra vores primitive forfædre, hvis formål er at bringe os til graven?
Jeg vil prøve at bevise for dig, at det er sådan. Og vi har helt råd til at bryde dette program. Fordi det er nødvendigt med det eneste formål at fremskynde udviklingen af mennesket som en biologisk art. Men vi har ikke længere brug for dette, for i stedet for en snegls udviklingstempo har mennesker længe anvendt en meget hurtigere og mere effektiv metode til overlevelse som art - teknisk fremgang. Dette betyder, at han ikke længere har brug for alle slags ubehagelige evolutionære værktøjer, og at de kan slukkes, uanset hvordan Hans Majestæt det menneskelige genom protesterede imod dette.
Med andre ord er det meget muligt at stille spørgsmålet: vil vi fortsætte med at være et midlertidigt oplagringssted for gener på vej fra en generation til den næste? En biologisk maskine, der blindt følger ordrer fra sit eget genom? Er det tid til en maskineopstand?
Del 2: Hvordan det genetiske program fører folk til graven
Den største trussel mod mennesker er biologisk aldring, det vil sige den langsomme svækkelse af kroppens funktioner, som ubønhørligt øger sandsynligheden for død. Der er al mulig grund til at tro, at aldring er resultatet af et genetisk program.
Med al menneskehedens og menneskets storhed er du og jeg intet andet end biologiske maskiner. Vores forældre uploadede et program til os - vores liv, vores genom - faktisk udførelsen af dette program. Hvad er det? Det faktum, at vi er nødt til at udvikle os i form af et embryo, blive født, vokse op, og hvis den downloadede kopi af genomet var vellykket hos os, overfør denne kopi til vores børn. Men programmet slutter ikke der. Fordi der også er en sidste fase i det - er det nødvendigt at frigøre et sted i hulen for den næste generation, med andre ord for at dø.
Hvis alle er enige i programmets første faser, synes de ikke på en eller anden måde at tænke på den sidste del. Og ikke kun almindelige mennesker, men også professionelle videnskabsfolk. Måske er det fordi de fleste biologer er meget glad for livet og i alle dets manifestationer. Faktisk er det derfor, vi blev biologer. Det er altid meget mere interessant for os at udforske, hvor noget kommer fra, end hvor det går senere, hvordan det ødelægges.
I denne henseende er historien om undersøgelse af proteiner meget lærerig (deres andet navn er proteiner, det er specifikt det, der er kodet i vores gener, den vigtigste del i ethvert levende system). Processen med proteinsyntese i celler begyndte at blive undersøgt nøje allerede i 50'erne og meget hurtigt fundet ud af, hvordan dette sker. Siden 70'erne har alle lærebøger beskrevet den tilsvarende mekanisme, der fungerer perfekt og hele tiden producerer alle de proteiner, vi har brug for. Spørgsmål: hvor skal de hen hen? De lever ikke for evigt. Cellen sprang simpelthen fra hele tiden syntetiserede proteiner. Men af en eller anden grund gik biologer på en eller anden måde "ikke meget med dette problem." Og overså et stort og komplekst system med proteinnedbrydning. Det optager mere end 10% af alle vores gener, og som bestemmer nøjagtigt, hvor længe et bestemt protein skal leve,afhængigt af dens funktion. Nogle af dem bor kun få timer, andre forbliver i buret i årevis. De begyndte at vaske om dette først i slutningen af 80'erne, og Nobelprisen blev tildelt for opdagelsen af et system til målrettet destruktion af proteiner.
Forkæle programmet
Skete der ikke en lignende historie med den programmerede død af organismen? Måske ville biologer ikke bare tænke over det? Og forgæves! For hvis vores død også er programmeret, ligesom vores fødsel, så giver dette os en enorm chance for at leve bedre og længere. Faktum er, at biologi med alle dens resultater er en ret ung videnskab. Vi ved stadig ganske tilnærmelsesvis, hvordan den levende natur er arrangeret og ved stadig ikke, hvordan man skaber forskellige nye biologiske systemer, der kan være nyttige for os at forlænge vores eget liv. Men hvis vores død sker på grund af programmets handling, er det ikke nødvendigt at bygge noget. Tværtimod er det nødvendigt at bryde. Bryt den sidste fase af dette program, som er livsfarligt for os. Derudover er det endda muligt ikke at gå helt i stykker (dette kan være farligt, og det er sandsynligvis stadig umuligt),det er ganske enkelt at forstyrre det på en eller anden måde at indsætte denne mekanisme i hjulene med pinde. For alle unge inden for biologisk ingeniørvidenskab og biologi ved vi på en eller anden måde allerede hvordan vi bryder. Og så fungerer mekanismen værre, hvilket betyder, at vi vil leve længere.
Og alligevel er der en lignende mekanisme for programmeret selvmord i den menneskelige krop? Måske overset forskerne på en eller anden måde det, bare fordi det ikke er der, og ikke fordi de ikke ville se ud? Med al respekt for mine kolleger synes jeg ikke det. Og så vil jeg prøve at bevise, hvordan det generelt er muligt i en sådan slap videnskab som biologi, at ja, vi har dette program. Og du kan helt begynde at bekæmpe den. Men for at finde ud af, hvad det drejer sig om, skal du læse denne serie med artikler til slutningen.
Hvilket program kan vi tale om? Der er flere muligheder, og lad os starte med det enkleste. Der er en meget grim og dødbringende ting som sepsis. Det sker normalt, når blodet smittes med bakterier. Det vil sige, at hvis et stort antal mikrober kommer i blodet, er det meget farligt. En persons temperatur stiger kraftigt, den såkaldte systemiske betændelse udvikler sig, og processen slutter sandsynligvis på den mest triste måde - patienten dør. For øvrig fungerer dette også på andre dyr - rotter, mus og andre dyr.
Hvorfor sker dette? Det ser ud til, at alt er klart. Bakterier begyndte at formere sig i blodet, immunsystemet kan ikke klare dem, og de "spiser" den menneskelige krop indefra. Og hvad, man undrer sig, måske ikke passer os med en så ligetil og forståelig forklaring?
Dødelig immunitet
Men her er problemet. På et tidspunkt viste det sig, at den samme effekt kan opnås (ikke naturligvis hos mennesker, men i et eksperiment med rotter), hvis døde (!) Bakterier indføres i blodet. De kan hverken gengive eller "spise" noget. Og symptomerne er de samme - feber og betændelse, og som et resultat død fra multiple organsvigt. Aha! - sagde de interesserede forskere, - det betyder, at bakterier ikke er forfærdelige i sig selv, men fordi de indeholder noget meget giftigt stof for mennesker (eller mus)! Det forårsager også septisk chok. De begyndte at forstå og virkelig isolerede et sådant stof fra bakterier, eller rettere fra deres skaller. Hvis det renses og indføres i et dyrs blod, vil den uheldige væsen ligeledes dø af septisk chok. Hvad er dette stof? Hvilken frygtelig bakteriegiftsom straks blev kaldt endotoksin - det vil sige den interne gift af bakterier?
Det viste sig, at dette er en simpel polymer, der består af rester af sukker og lipider - lipopolysaccharid (engelsk forkortelse - LPS). I sin kemiske essens er stoffet fuldstændigt ufarligt, det er bare et byggemateriale, der udgør cellevæggen af bakterier. Hvordan kan LPS være giftigt for pattedyr? De begyndte at forstå yderligere og fandt ud af, at pattedyr har specielle proteiner - LPS-receptorer, som konstant overvåger blodet for udseendet af dette stof. Og hvis de opdager en vis mængde LPS, udløser de en frygtelig kaskade af biologiske reaktioner, som vi kalder septisk chok. Hvis vi fremstiller en mutant mus, der har et brudt gen til denne receptor, vil den mest dødbringende dosis af LPS for en sådan GMO-mus være absolut ufarlig.
Hendes krop vil simpelthen ikke bemærke "endotoksinet" og vil fortsætte med at leve lykkeligt videre. Du kan bryde dette selvmordsprogram på en anden måde. Den uhyggelige inflammatoriske kaskade som svar på LPS er en del af kroppens immunsystem. Vi kender stoffer som kortikosteroider som dexamethason, der er gode til at undertrykke immunsystemet. Følgelig, hvis LPS injiceres i en mus sammen med dexametozone, vil naturligvis musens LPS-receptorer detektere og transmittere et signal "opad" til immunsystemet. Men dette vil ikke føre til noget forfærdeligt, fordi det vil blive deaktiveret. Og musen vil overleve.
Generelt, hvis vi udelader alle disse forfærdelige detaljer, er konklusionen følgende: død som følge af septisk chok opstår som et resultat af arbejdet i et specielt selvmordsprogram. Kroppen dræber sig selv, hvis den finder i sig selv et tilstrækkeligt stort antal patogene bakterier. På nuværende tidspunkt vides der meget om dette program: hvordan det starter, hvilke dele af immunsystemet det aktiverer, hvordan og hvornår processen går ind i en irreversibel fase.
Ofring for resten
Et rimeligt spørgsmål opstår, men meget elsket af biologer: hvorfor? Hvorfor havde pattedyr dette dødbringende system? Det er bestemt ikke nødvendigt af en separat organisme. Uden septisk choksystem ville han i det mindste have en chance for at "knuse" infektionen og overleve. Men naturen giver ikke denne chance, idet han afslutter det uheldige, og selvom bakterierne, der inficerede ham, allerede er død. Hvorfor?
Et nøjagtigt svar på dette spørgsmål kan naturligvis ikke gives, for evolutionens stier er uoverkommelige … ja, eller den der leder det der. Men faktisk ser hele denne historie meget fornuftig og praktisk ud. Det er sandt, ikke set ud fra et individuelt synspunkt som naturens krone, men set fra hans majestet, genomet af Homo sapiens.
I primitive tider, som efter evolutionære standarder kun var for få sekunder siden, var et inficeret individ ekstremt farligt for resten af sin art. Fordi han kunne overføre infektionen til dem, inficere hele befolkningen og … hvad hvis dette er den sidste bestand af denne art? Derefter forsvinder han (arten) og med det hans genom. Værre er det, selvom sygdommen ikke er dødelig, den stadig er meget farlig. Faktum er, at kroppen i de indledende stadier bekæmper infektion ved at syntetisere meget giftige stoffer - frie radikaler (jeg vil tale om dem i en af de følgende kolonner).
Disse stoffer er mutagene. Og hvis infektionen var alvorlig, syntetiseres en masse radikaler, og dette er allerede en direkte trussel mod forekomsten af for mange mutationer i genomet. Hvordan vil et sygt individ overleve og med alle dets mutationer føde børn med ikke-forståelige genomer? Farligt! Fra arten og især af dets genom, er det meget at foretrække, hvis den inficerede person ikke løber overalt, ligger stille under den nærmeste busk og … dør uden at inficere slægtninge og ikke længere deltager i reproduktionen. Dette er målet med septisk chok-programmet.
Men i den moderne verden har en person slet ikke brug for et sådant program. Fordi vi har antiseptika og antibiotika.
Og om alderdom
Vel, den galante læser, der har holdt ud til disse linjer, vil sige, lad os sige, at sepsis er et program. Men heldigvis er septisk chok langt fra den største dødsårsag hos mennesker. Der er andre, der er meget mere almindelige. Og hvad har de at gøre med programmer, genomer og opstanden af biologiske maskiner?
Svaret er: ved du, hvad der er den mest almindelige dødsårsag? Truer 100% af mennesker over, siger, 20 år gamle? Dette er biologisk aldring! Det vil sige en langsom og konstant svækkelse af kropsfunktioner med alderen, hvilket ubønhørligt øger sandsynligheden for død. Så forfatteren hører til de biologer, der mener, at vi har al grund til at overveje aldring som et resultat af aktiviteten i et sådant genetisk program. Og i den næste udgave af vores bio-serie vil jeg forsøge at præsentere jer for bevis på denne dristige hypotese, og nakne evolutionsmestre vil hjælpe mig med dette.