Продолжительность жизни (ПЖ) является одним из видовых количественных признаков животного и находится под генетическим контролем, как и любой другой видовой признак. На наш взгляд, за нижний предел видовой ПЖ можно взять такую ПЖ, за которую особь успевает развить все свои основные видовые признаки и довести свое потомство до его самостоятельного существования /5/, при этом число потомков должно быть не меньше определенного количества, необходимого ддя выживания вида. Для человека значение этого нижнего предела, на наш взгляд, равно примерно 40-45 годам. За верхний видовой предел можно взять максимально возможную ПЖ особи того же вида в естественной среде обитания без искусственного изменения ее генотипа /5/. Для человека он равен, на наш взгляд, примерно 110-120 годам.

     Однако необходимо подчеркнуть, что в данном случае рассматриваются границы изменчивости видовой ПЖ, которые в общем случае не совпадают с таковыми для отдельной особи. Более подробно вопрос о соотношении между границами изменчивости видовой и индивидуальной ПЖ применительно к человеку разобран в отдельной публикации автора /5/.

     В ходе онтогенеза особей изменения генетических параметров проявляются на популяционном и организменном уровнях. Так, рядом авторов было показано, что коэффициент наследуемости ПЖ человека увеличивается от 0,06 для возрастной группы 6-28 лет до 0,34 для людей старше 60 лет. На наш взгляд, наблюдаемое увеличение указанного коэффициента можно объяснить следующим образом. В процессе старения людей происходит постоянный отбор генотипов на выживаемость. В результате этого до старости доживают вполне определенные особи, генотип которых обусловливает повышенную выживаемость. При этом чем больше возраст, до которого доживают особи, тем уже спектр соответствующих генотипов, т.е. с возрастом происходит концентрация определенных генотипов. Частным проявлением такого накопления определенных генотипов могут служить корреляции между ПЖ и частотой различных иммуно- и антропогенетических признаков, например, групп крови, способности свертывать язык, цвета радужной оболочки и других /1/.

     ПЖ особи может варьировать в пределах нормы реакции ее генотипа. С течением времени в онтогенезе способность к варьированию ПЖ уменьшается. Частично это объясняется, на наш взгляд, наличием процесса дифференциации клеток. На генотипическом уровне она проявляется в установлении определенных клеточных эпигенотипов. При этом каждому эпигенотипу соответствует определенный диапазон изменчивости поведения клетки. В ходе онтогенеза этот диапазон постоянно уменьшается, что обусловливает возрастное сужение адаптивной изменчивости организма.

     Общеизвестно, что большинство мутаций укорачивают ПЖ особи. Механизм этого укорочения может быть разным. Так, при некоторых хромосомных и генных мутациях сравнительно часто встречается расщелина неба, способствующая проникновению инфекции и пищи из ротовой полости в дыхательные пути. Это ведет к пневмонии, являющейся одной из причин смерти таких больных. Однако в некоторых случаях мутации могут удлинять ПЖ. В частности, для особей катарактных линий крыс обоего пола ПЖ была выше, чем у нормальных крыс /10/. Разницы в частотном распределении причин смерти в обеих линиях крыс обнаружено не было.

     Исследователи считают, что увеличение ПЖ мутантных крыс, возможно, обусловлено тем, что вследствие слепоты они менее подвержены действию раздражителей внешней среды. Мутации, существенно увеличивающие ПЖ, обнаружены и у сумчатых грибов. Однако подобные мутации - редкие исключения. Нас в данном случае должно заинтересовать то, что отдельные мутации могут изменять величину ПЖ особи за счет нарушения обычных механизмов развития. При этом для объяснения таких данных нет необходимости привлекать какие-то особые "гены старения", существование которых предполагают некоторые учение.

     Ранее было показано, что процесс старения не всегда предшествует естественной смерти и поэтому в общем случае вместо понятия "старение" лучше применять понятие "позднего онтогенеза" /3/. Более того, само применение понятия "естественной смерти" к некоторым организмам, например, вирусам и микроорганизмам, достаточно условно. Тем не менее, ПЖ большинства животных можно разбить на три интервала: дорепродукционный, репродукционный и пострепродукционный. В естественной среде обитаниях все животные обычно не доживают до последнего.

     В основе этого явления, по-видимому, лежит возрастное накопление клетками невосстанавливаемой компоненты генетических нарушений. Поэтому еще до достижения клетками критического порога накопления таких нарушений у животных существенно изменяется жизнеспособность и они обычно погибают от внешних причин. Такая смерть предохраняет вид от появления oсобей с аномалиями развития и тем самим препятствует его вымиранию. В этих условиях смерть можно рассматривать как специфический этап дефинитивной дифференцировки, приводящей к летальному снижению жизнеспособности особи. На клеточном уровне смерть также может рассматриваться как финальный этап терминальной дифференцировки, при которой блокируется оперон клеточного цикла /6/.

     Некоторые авторы приходят к заключению, что потеря клетками способности к делению скорее отражает ход процесса дифференцировки, чем старения. Более того, отдельные исследователи /12/ считают, что в настоящее время нет достаточных доказательств, свидетельствующих в пользу старения индивидуальных клеток. Так, если в процессе нормального развития на терминальном этапе дифференцировки клеток оперон клеточного цикла по разным причинам не блокируется, то это может приводить к появлению ненормальных, опухолеподобных клеток, способных размножаться неопределенно долгое время при нормальном кариотипе.

     Рассмотрим теперь некоторые факты из области экспериментальной эндокринологии. Известно, что увеличение длительности одной из стадий развития может не отразиться на длительности других стадий развития. Так, опыты с насекомыми показали, что введение личинкам ранних возрастов определенных гормонов вызывало у них преждевременный метаморфоз, т.е. животные в своем развитии перескакивали через несколько промежуточных стадий развития. С другой стороны, можно не допустить метметаморфоз головастиков, если их поместить в водную среду, лишенную йода. Однако и в одном, и в другом случаях через определенное время особи погибали при явлениях старения.

     Далее, если удалить у собак гипофиз вскоре после рождения, то они не достигают половой зрелости, но стареют и умирают раньше обычного. При удалении щитовидной железы и сахарном диабете также наблюдается преждевременное старение. При некоторых наследственных заболеваниях, например, прогерии, болезни Дауна и других, признаки старения могут проявляться с самого рождения /8/.

     Однако самым интересным, по-видимому, будет явление неотении (способность личинок некоторых видов хвостатых земноводных к половому размножению). Например, личинки амблиостомы (аксолотли) в одних условиях содержания способны к метаморфозу, в других - нет. В последнем случае у личинок все же развиваются половые железы и они становятся способными к половому размножению. В личиночном состоянии аксолотли способны находиться всю жизнь. Однако под действием гормона тироксина аксолотли могут вступать в метаморфоз. При этом ПЖ особей, находящихся в личиночной стадии и прошедших метаморфоз, существенно не отличается.

     Вышеизложенное позволяет сформулировать гипотезу, в соответствии с которой старение есть особая, растянутая во времени, неспецифическая реакция организма на воздействие разнообразных генетических (хромосомные перестройки, генные мутации, уменьшение количества повторяющихся последовательностей ДНК) и средовых (особенности питания, облучение, стресс, заболевания) факторов. Причем эта реакция изначально не "привязана" жестко к какому-то этапу онтогенеза и способна проявиться на любом этапе развития особи. В обычных условиях старение выражается в виде реакции организма на определенные генетические нарушения в его клетках, накапливающиеся в ходе онтогенеза. Часть этих нарушений может передаваться по наследству. Поэтому генетическая обусловленность ПЖ, по-видимому, проявляется в основном в виде контроля за скоростью и качеством репарации измененных молекул ДНК и защиты соответствующих биохимических звеньев от вредных воздействий среды в онтогенезе. Степень различия по этим показателям может определять различия в ПЖ особей одного вида и, по крайней мере, некоторых видов.

     Так, показано /9/, что скорость возрастного повышения частоты хромосомных аберраций в клетках печени выше в линии короткоживущих мышей по сравнению с таковой в линии долгоживущих мышей. Кроме того, эта скорость оказалась больше у мышей по сравнению с собаками.

     Как уже было выше показано, для осуществления процесса старения не надо особых "генов старения" и он может идти за счет инактивации генов, в норме обусловливающих обычные морфо-физиологические признаки. Мутации таких генов могут наследоваться отдельно, приводя к появлению соответствующих "старческих фенов", например, преждевременного поседения, облысения, дряблой кожи, старческих бляшек и других /8/. В то же время, если ген отвечает за какой-то общий для всех клеток метаболический процесс, например, белковый синтез, то его мутация может существенно отразиться на жизнеспособности особи и вызвать его преждевременное старение. По-видимому, такая ситуация наблюдается при прогерии. Анализ подобных случаев показывает, что мутации отдельных генов действительно могут вызвать преждевременное старение, но эти гены являются не "генами старения", а обычными генами, необходимыми для функционирования особи, начиная с самых ранних стадий ее развития.

     Предложенная гипотеза о природе старения хорошо объясняет ряд фактов. Например, наличие эффекта гетерозиса, когда гибридные особи живут существенно дольше, чем исходные инбредные линии (при этом рецессивные мутации из гомозиготаого состояния переходят в гетерозиготное состояние) может свидетельствовать в пользу предлагаемой гипотезы. Последняя может объяснить и резкое несоответствие между наличием огромного количества мутаций, укорачивающих ПЖ, и единичными мутациями, удлиняющими ее. Мутации гипотетических "генов старения" могли бы приводить к появлению особей с резким увеличением ПЖ, чего в действительности мы не наблюдаем. С другой стороны, инактивация в результате мутаций генов, обеспечивающих обычные процессы развития и жизнеобеспечения (а таких генов абсолютное большинство), может существенно повлиять на жизнеспособность особей и в конечном итоге на их ПЖ, что мы и наблюдаем в действительности. Против гипотезы о наличии "генов старения" свидетельствует и безуспешная попытка селекции на увеличение ПЖ особей из диких линий дрозофилы /11/.

     Наконец, все огромное количество накопленных данных также свидетельствует в пользу первичности неспецифических молекулярно-генетических нарушений при старении особей в естественных условиях. Наблюдаемнй скачок смертности на кривых выживания нормальных диплоидных фибробластов и лабораторных животных можно объяснить рядом причин. В рамках нашей гипотезы его можно объяснить достижением определенного порога генетических нарушений, превышение которого обусловливает соответствующий скачок понижения жизнеспособности особи. Экспериментальная возможность существенного увеличения под действием определенных веществ (витаминов, гормонов и других) ПЖ культуры клеток и отдельных особей указывает на наличие значительного резерва жизнеспособности на указанных уровнях организации биосистем, который в обычных условиях практически не используется. О наличии такого резерва свидетельствуют и низкие значения коэффициента наследуемости ПЖ /4,5/. Однако этот резерв не выходит за рамки нормы реакции генотипа клеток и особи. Величина данного резерва является индивидуальной характеристикой каждой особи.

     Постоянно наблюдаемая гибель отдельных особей, с одной стороны, и непрерывность поколений, с другой стороны, с неизбежностью приводят к выводу о существовании особого механизма на "границе" этих двух явлений, обусловливающего реювенацию генетического материала, отягощенного мутационным грузом. В основе такого механизма лежат процессы рекомбинации генетического материала, его репарация и, возможно, другие, неизвестные нам пока процессы, протекающие в ходе мейоза незрелых половых меток. На один из них обратил внимание A.Sheldrake /13/, который предположил, что во время мейоза происходит выброс цитоплазматического "мусора" в три сестринские клетки, впоследствии погибающие. Яйцеклетка же получает свою цитоплазму только от одной из четырех, "очищенной" сестринской клетки. Подобного взгляда на отношение мейоза к процессу старения придерживаются и другие авторы.

     Однако репарация ДНК в ходе мейоза не всегда бывает полной - об этом свидетельствует наличие наследственных заболеваний с хромосомными аберрациями. В этом случае цепочка поколений может прерываться. С другой стороны, нерепарируемый фрагмент ДНК мог бы касаться гипотетических "генов старения" и в этом случае у его носителей следовало бы ожидать в ряде случаев существенного увеличения периода молодости и зрелости. Однако в литературе не описаны подобные случаи, что также может указывать на изначальное отсутствие подобных генов.

     В заключение остановимся на некоторых вопросах, связанных с "омоложением" (биологической реактивацией) организма. Существенное "омоложение" организма на генетическом уровне, по-видимому, может быть достигнуто только тогда, когда мы научимся стимулировать в соматических клетках процессы репарации ДНК и процессы, аналогичные происходящим в незрелых половых клетках в ходе мейоза. Мы считаем очень перспективным изучение таких процессов, как регенерация и аутолиэ /2/. Выделены литические ферменты, найдены их "хранилища" (лизосомы), известны некоторые способы воздействия на лизосомы; обнаружена мутация, обусловливающая регенерацию конечностей у амфибий - то есть уже найдены некоторые материальные носители этих процессов.

     Задача состоит в том, чтобы объединить усилия морфологов, эмбриологов, генетиков и биохимиков для развертывания широкого фронта работ в этом очень перспективном направлении борьбы со старостью. Особая роль в координации этих усилий ученых разных специальностей должна npинадлежать математическим моделям развития (в том числе старения организма, основанных на логико-лингвистическом подходе /7/. Такие модели могут учитывать реально происходящие процессы в живом организме на всех уровнях его организации и этим отличаются от существующих типов моделей.