 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
214
обеспечивая продолжение рода. Соматические клетки стареют и умирают, половые же
практически вечны. Существование огромных и сложных многоклеточных организмов,
содержащих триллионы соматических клеток, направлено на поддержание бессмертия половых
клеток.
Каков же механизм старения соматических клеток? Установлено, что каждая соматическая
клетка способна делиться не более 50 раз. Постепенное старение всего организма обусловлено
тем, что его соматические клетки исчерпывают отпущенное на их долю число делений. После
этого клетки стареют и погибают. Возможны случаи, когда соматические клетки, нарушая такое
правило, делятся, непрерывно воспроизводя свои копии. Однако такое деление ни к чему
хорошему не приводит – ведь именно так появляется в организме опухоль, часто приводящая к
гибели всего организма.
Старение и продолжительность жизни
Еще в начале XX в. физиологи обратили внимание на то, что крупные млекопитающие живут
дольше, чем мелкие. Например, мышь живет 3,5 года, собака – 20 лет, слон – 70. Такая
зависимость объяснялась разной интенсивностью обмена веществ. Средняя суммарная затрата
энергии на единицу массы тела у разных млекопитающих в течение жизни примерно одинакова –
200 ккал/г. Каждый вид способен переработать лишь определенное количество энергии – исчерпав
ее, он погибает.
Интенсивность обмена веществ и общее потребление кислорода зависят от размера животного.
Существует обратная зависимость между интенсивностью обмена веществ и продолжительностью
жизни. Малая масса тела и высокий обмен веществ обусловливают небольшую
продолжительность жизни. Однако из данного простого правила существует немало исключений.
Например, суммарные затраты энергии, приходящиеся на единицу массы тела, у человека очень
высоки, а продолжительность жизни в четыре раза больше, чем должна быть при
соответствующем таким затратам обмене веществ. С чем это связано – выяснилось сравнительно
недавно. Причина кроется в одном важном факторе, определяющем продолжительность жизни, –
парциальном давлении кислорода. Концентрация кислорода в воздухе составляет около 20,9%.
Ощутимое изменение данной концентрации приводит к гибели живых организмов. То, что
нехватка кислорода губительна для живого, известно многим, а вот об опасности его избытка
знают немногие. Чистый кислород убивает лабораторных животных в течение нескольких дней, а
при давлении 2–5 атм такой срок сокращается до часов и минут.
Предполагается, что атмосфера Земли в ранний период ее развития не содержала кислорода.
Насыщенная кислородом атмосфера Земли образовалась примерно 1,4 млрд лет назад в результате
жизнедеятельности примитивных организмов, способных к фотосинтезу. Они поглощали
солнечную энергию и углекислый газ, выделяя кислород. Жизнедеятельность данных организмов
создала таким образом основу для возникновения большого многообразия других живых
организмов, потребляющих кислород для дыхания.
Сама по себе молекула кислорода и продукт ее полного восстановления – вода – не токсичны.
Однако восстановление кислорода сопровождается образованием повреждающих клетки
продуктов: супероксидного анион-радикала, перекиси водорода и гидроксильного радикала. Их
называют активными формами кислорода. На их образование расходуется около 5%
потребляемого организмом кислорода. Ферменты снижают вредное действие активных форм на
клетки. Основную роль при этом играет фермент супероксиддисмутаза, превращающий
супероксидные анион-радикалы в более безобидную перекись водорода и в молекулярный
кислород. Перекись водорода тут же разрушается другими ферментами – каталазой и
пероксидазами.
Известна и положительная роль активных форм кислорода – они способны защищать организм
от микробов и даже от некоторых опухолей. Но все же их повышенное содержание приводит к
разрушению клеток. Результаты исследований последнего времени показали, что скорость
производства активных форм кислорода замедляется углекислым газом, содержащимся в крови. А
это означает, что для жизнедеятельности организма необходим и углекислый газ,
предотвращающий разрушение клеток.
Выяснение механизма обезвреживания активных форм кислорода способствовало пониманию
некоторых проблем радиобиологии, онкологии, иммунологии и т. п. Родилась
свободнорадикальная теория старения, в соответствии с которой возрастные изменения в клетках