Неминучість старіння довели математично

Розрахунки еволюційних біологів з університету Арізони показали, що старіння багатоклітинних організмів неминуче. Математична модель, побудована вченими, продемонструвала, що в багатоклітинному організмі зниження життєздатності клітин у перспективі є тільки одна альтернатива - рак. Стаття опублікована в журналі.

У своїх міркуваннях вчені відштовхувалися від двох популярних генетичних теорій старіння: теорії накопичення соматичних мутацій і теорії антагоністичної плейотропії. Перша з них, як випливає з назви, свідчить, що старіння відбувається в результаті накопичення в ДНК мутацій у процесі життя. Друга теорія передбачає, що деякі гени мають плейотропний (неоднозначний) ефект на пристосованість організму: у молодому віці ці гени, або їхні певні алелі, збільшують репродуктивний успіх, і тому підтримуються відбором, проте з віком починають негативно впливати на пристосованість.

Обидві ці теорії передбачають існування певних генетичних варіантів, асоційованих зі старінням. Якщо уявити існування досить сильного відбору проти цих варіантів, у процесі еволюції можливо отримати якийсь «безсмертний генотип». В іншому випадку, клітини неминуче деградують з різних причин - наприклад, в результаті поступового накопичення неправильно згорнутих білків і видалення епігенетичних міток.

Для здійснення відбору необхідна міжклітинна конкуренція, яка існує в спільнотах одноклітинних організмів. Однак у рамках багатоклітинного організму міжклітинна конкуренція обмежена необхідністю підтримувати якісь функції, корисні для організму в цілому. Автори роботи визначають це обмеження як кооперацію і мають на увазі, що кооперація асоційована з поступовим зниженням життєздатності окремих клітин за рахунок відсутності відбору. Водночас наявність відбору на пристосованість неминуче призводить до зниження рівня кооперації і до утворення ракових клітин. Різні варіанти розвитку подій, передбачені моделлю, представлені на графіку нижче.

Таким чином, пристосованість окремої клітини і кооперація є протилежними за змістом величинами. У той же час, життєздатність багатоклітинного організму - це функція від обох цих змінних. Модель, побудована вченими, показала, що зростання однієї змінної не компенсує зниження іншої. Тому, як зниження пристосованості, так і зниження кооперації неминуче веде до загальної втрати життєздатності.

Логіку моделі можна коротко пояснити так: якщо в багатоклітинному організмі між клітинами не буде конкуренції, вони неминуче зістаряться і помруть. Однак якщо конкуренція буде, в перспективі змагання виграють безсмертні ракові клітини, які ростуть за своїми законами і не рахуються з потребами організму.

Самі автори визнають, що їхня модель має обмеження, наприклад, передбачає, що між пристосованістю і кооперацією немає позитивної кореляції, тоді як у більш складних системах вона може бути.

Ми розповідали про те, що у людей ознаки старіння мозку виявляються вже в молодості, а максимальну тривалість людського життя на підставі статистичних даних обмежили 115 роками.