«Спираль смерти»
Смерть неизбежна - но предсказуема ли она? Некоторые ученые полагают, что да.
По их словам, в ходе экспериментов с мухами-дрозофилами была выявлена новая и совершенно особая фаза жизненного цикла, которая является предвестником приближения конца.
Эта фаза получила название "спираль смерти". По мнению ученых, в жизни людей тоже может быть подобный этап.
Еще каких-нибудь 25 лет назад биологи считали, что жизнь делится всего на две основные фазы - детство и взрослость.
Такое деление понятно всем. Детство характеризуется быстрым ростом и развитием вплоть до наступления полового созревания. В течение этого периода вероятность смерти находится на низком уровне.
Взрослая жизнь начинается после наступления половой зрелости. В начале этого периода вероятность смерти невелика - это время расцвета жизненных сил и способности к деторождению.
Но с течением времени организм начинает стареть и изнашиваться. С каждым годом вероятность смерти растет - сначала медленно, а затем все быстрее и быстрее.
В начале 1990-х ученые поняли, что жизнь не ограничивается этими двумя периодами, и выявили третью фазу жизненного цикла, которой достигают самые престарелые члены общества – "поздний период жизни".
Поздние годы жизни отличаются от взрослого периода особым графиком смертности. Ежегодное повышение вероятности смерти, характерное для взрослой жизни, на этом этапе не действует.
Если у 60-летнего человека вероятность скорой смерти гораздо выше, чем у 50-летнего, то у 90-летнего и 100-летнего этот показатель практически идентичен.
"Уровень смертности выравнивается и выходит на режим плато", - поясняет Лоренс Мюллер, научный сотрудник Калифорнийского университета в Ирвайне (США).
Почему график смертности ведет себя именно таким образом, неясно по сей день - ученые до сих пор не смогли прийти к единому мнению по этому вопросу.
Изучая эту проблему, Мюллер вместе со своим коллегой Майклом Роузом начал искать признаки того, что в поздний период жизни выравниваются и другие биологические показатели, помимо уровня смертности.
"Мы заинтересовались вопросом о том, не следует ли той же модели репродуктивная функция или женская фертильность, то есть способность женщины к деторождению", - пояснил он.
/ (лат. fertilis — плодородный, плодовитый) — способность половозрелого организма производить жизнеспособное потомство. Противоположно понятию «стерильность». /
Они начали исследовать эту проблему на любимых подопытных кроликах биологов - популяции плодовых мушек-дрозофил.
"Мы взяли 2828 самок и поместили каждую в отдельную пробирку с двумя самцами, - рассказывает Мюллер. - Ежедневно мы перемещали самок в новые пробирки и считали, сколько яиц они отложили. Так мы продолжали действовать до тех пор, пока все самки не умерли".
Дрозофилы обычно живут несколько недель. "Это был очень масштабный эксперимент", - говорит Мюллер.
И очень утомительный: от ежедневного перемещения такого количества крошечных мушек и подсчета их еще более крошечных яиц быстро устаешь.
Эти трудные задачи взяли на себя выпускница Роуза Касандра Раузер и несколько десятков студентов.
После всех этих трудов результаты сначала показались обескураживающими. Явного выравнивания уровня фертильности в поздний период жизни мух не наблюдалось.
На самом деле, присмотревшись, ученые обнаружили, что происходит нечто совершенно иное.
"Я заметил, что у самок, которые приближались к смерти, уровень фертильности был иным, нежели у других самок того же возраста, которым, как я знал из базы данных, оставалось жить еще несколько недель", - вспоминает Мюллер.
Попросту говоря, в последние две недели перед смертью уровень фертильности мухи - количество откладываемых в течение дня яиц - резко падал.
Но что еще более примечательно, сокращение уровня фертильности происходило независимо от возраста мухи на момент смерти. (Грубо говоря, организм мухи чувствовал приближение не старости, а смерти – в любом возрасте – Ред.).
Если престарелая дрозофила, прожившая 60 дней, приближалась к своему концу, уровень фертильности у нее резко снижался, - но такое же резкое уменьшение количества яиц наблюдалось и у мухи в возрасте 15 дней, которой суждено было умереть молодой.
Этот период оказался универсальным - новая, четвертая фаза, отличавшаяся от детства, взрослости или поздних лет жизни. Мюллер и Роуз назвали ее спиралью смерти.
Открытие было сделано в 2007 году, и с тех пор ученые искали новых подтверждений существования спирали смерти.
К примеру, в 2012 году они установили, что у самцов дрозофил наблюдается аналогичное снижение репродуктивного потенциала в дни, непосредственно предшествующие смерти.
На этот раз постоянный сбор данных вела выпускница биологического факультета Парвин Шахрестани.
"По мере старения способность самца к оплодотворению самки становится все хуже, - рассказывает Мюллер. - Но незадолго до смерти самца - независимо от того, молод ли он или стар, - его репродуктивная функция оказывается гораздо слабее, чем у самцов того же возраста, которым осталось жить еще несколько недель".
А совсем недавно, в 2016 году, Мюллер и Роуз проанализировали данные, полученные в ходе ряда экспериментов, которые были проведены учеными из четырех различных лабораторий, работавшими независимо друг от друга.
Цель экспериментов заключалась в изучении продолжительности жизни и уровня фертильности дрозофил.
По словам Мюллера, эта объединенная база данных также свидетельствовала о действии спирали смерти.
Независимо от своего возраста, за две недели до смерти самки дрозофил демонстрируют резкое снижение уровня фертильности.
Ученые и их коллеги даже обнаружили, что в определенной степени возможно предсказать, умрет ли муха в тот или иной конкретный день - исключительно на основании данных о ее фертильности за предыдущие три дня и не имея никаких иных сведений, в том числе о ее возрасте.
"Примерно в 80% случаев мы точно предсказывали дату смерти", - утверждает Мюллер.
Роуз и Мюллер не единственные ученые, которые усматривают взаимосвязь между фертильностью и смертью.
Научный сотрудник Миннесотского университета (США) Джеймс Кертсингер проводит свои собственные эксперименты в области старения и смерти дрозофил.
Результаты его исследований были опубликованы в 2016 году и также показали снижение фертильности в преддверии близкой смерти, что в целом соответствует выводам Мюллера и Роуза.
Важно отметить, что Кертингер также установил спад фертильности с приближением смерти вне зависимости от возраста: и относительно молодые, и старые мухи вписывались в одну и ту же модель.
Однако работа Кертсингера отличается от исследований Мюллера и Роуза рядом важных деталей.
Во-первых, он не считает полученные результаты свидетельством существования отдельной и универсальной четвертой фазы жизни - он не убежден, что у людей или иных видов, отличных от мух по ряду биологических параметров, наблюдается подобный спад фертильности.
Кроме того, по его мнению, термин "спираль смерти" является чрезмерно расплывчатым и двусмысленным.
Он разработал свою собственную терминологию, которая, как он считает, будет более подходящей для биологов.
"Когда мне было двадцать лет, я исследовал соотношение полов, после сорока я занялся наукой о старении, а теперь, когда мне исполнилось шестьдесят пять, я работаю над новой биологической концепцией, которую я называю уходом на покой", - рассказывает он.
"Уход на покой" легко заметить у самок дрозофил. Этот этап начинается в тот день, когда зрелая самка не сможет отложить ни одного яйца.
Чтобы понять значение этого дня, необходимо немного разобраться в физиологии самок дрозофил.
"Обычная муха имеет в длину 2,5 миллиметра, тогда как дрозофила - всего полмиллиметра, - поясняет Кертсингер. - За время своей жизни самка откладывает около 1200 яиц - если выложить их в одну линию, то она составит около полуметра".
Иными словами, самка дрозофилы - это своего рода яйцекладущая машина. Это почти единственное, что заботит ее в этой жизни.
И если муха за целый день не отложила ни одного яйца - даже если на следующий день она возобновит это дело своей жизни, - значит, что-то с ней не так.
Кертсингер проводит сравнение с автомобилем, в котором заканчивается бензин. Двигатель может начать постукивать за несколько километров до полного отказа, но этот первый стук говорит водителю о том, что ситуация стала критической.
Кроме того, по итогам своих исследований Кертсингер пришел к нескольким выводам, которых не было у Мюллера и Роуза.
Он понял, что в самом конце периода ухода на покой, когда уровень фертильности низок, а смерть совсем близка, уровень смертности у мух выравнивается точно так же, как в поздний период жизни.
"Это совершенно новое наблюдение, - говорит он. - Выравнивание уровня смертности является не просто признаком преклонных лет, оно может происходить и в среднем, и в молодом возрасте".
На данный момент общепринятое мнение гласит, что выравнивание уровня смертности связано с возрастом, но, по мнению Кертсингера, эти новые результаты показывают: и выравнивание уровня смертности, и сама смерть, скорее, связаны с уровнем фертильности.
Возможно, это наблюдение заставит биологов пересмотреть теории старения.
Однако Кертсингер по-прежнему бьется над решением одного вопроса: чем же именно объясняется такая тесная связь между фертильностью и смертью? "Ответа на этот вопрос у нас нет", - признается он.
Однако, по мнению сотрудника Калифорнийского университета в Дейвисе (США) Джеймса Кейри, это явление, возможно, просто отражает прекрасно известную концепцию: потомство достается родителям - особенно матерям - высокой ценой (отметим, чтоутверждение "особено матерям" противоречит другим исследованиям, где утверждается, что беременность способствует некоторому омоложению организма. Да и статистика продолжительности мужчин и женщин красноречива - ЭР).
К примеру, у многодетных матерей могут развиваться стоматологические заболевания.
Более десяти лет назад Кейри со своими коллегами показал, что, изменяя репродуктивные системы мышей, можно влиять на продолжительность их жизни.
Престарелых самок мышей клали на операционный стол и заменяли их изношенные яичники новыми, взятыми у самок помоложе. После такой операции мыши-старушки жили гораздо дольше ожидаемого.
"Мы наблюдали ряд признаков, свидетельствующих о том, что у мышей с новыми яичниками было более здоровое сердце и меньше сердечных заболеваний, чем у тех, кому не делали эту операцию", - поясняет ученый.
Если Кертсингер не уверен, что люди перед смертью переживают "уход на покой", то, по мнению Мюллера, существуют свидетельства в пользу того, что те из нас, кому предстоит вскоре умереть по естественным причинам, попадают в спираль смерти.
"В одном доме престарелых в Дании было проведено интересное исследование, которое может быть актуальным для иллюстрации этой концепции", - рассказывает он.
В группе добровольцев в возрасте 90 лет ученые провели ряд тестов, направленных на оценку их силы, координации и живости ума.
Через несколько лет они вновь связались с этим домом престарелых, чтобы выяснить, кто из участников исследования умер, а кто еще жив.
"Люди, умершие за этот период, в целом, оказались среди тех, кто хуже справился с тестами, - поясняет Мюллер. - При приближении смерти у них наблюдался спад физиологических возможностей".
Больше всего интереса вызывает у него мысль о том, что изучение дрозофил поможет выявить стратегии, позволяющие отсрочить наступление смертельного цикла - чтобы он начинался за несколько дней, а не за несколько недель до смерти.
Ученый надеется, что его работа даст новые ключи к пониманию того, как предотвратить период ухудшения здоровья перед смертью, который может оказаться медленным и длительным.
"Вот это было бы действительно ценным результатом - сократить продолжительность спирали смерти, чтобы люди могли сохранить здоровье до самой смерти", - говорит он.
