Část 1: Může člověk napadnout své geny
Teoreticky mohou živé organismy žít velmi dlouho, téměř navždy. Odkud pocházelo takové špatné vlastnictví jako smrt od živých bytostí?
Jednoho dne zemřeme. Bohužel (a možná naštěstí existují různá hlediska) je život uspořádán tak, že tento zázrak doplníme velmi nepříjemným povinným doplňkem - smrtí.
Někteří biologové věří, že tomu tak vždy nebylo. Zdá se, že slavný August Weismann byl první, kdo pochyboval o „nevyhnutelnosti“smrti. Toto je předek weismanisticko-morganistických genetiků, které nenáviděl Trofim Lysenko. Ve své přednášce, kterou Weismann přednesl ve Freiburgu v roce 1881, řekl: „Smrt nevidím jako primární nutnost, ale jako něco, co se podruhé získá v procesu adaptace.“Smrt byla tedy přirozeně vynalezena s cílem zajistit změnu generací, bez nichž se život nemůže vyvinout a bez kterého je vývoj nemožný.
Role DNA v dědičnosti nebyla dosud známa. Nebylo jasné, jak byla genetika obecně uspořádána, a Weisman měl pocit, že se to všechno odhalí: „Není pochyb o tom, že vyšší organismy ve verzi jejich designu, která k nám dnes přišla, obsahují semena smrti.“O jakých semenech mluvíme? Samozřejmě, o genech. To znamená, že pokud je přeložen do modernějšího jazyka, známý biolog uvedl, že geny smrti jsou zabudovány do všech živých organismů (tj. Vy a já). Ukázalo se tedy, že jednoho dne se mohou zapnout a hned zemřeme. Pojďme spáchat molekulární biologickou sebevraždu.
Jak daleko jsme se dohodli? Do té míry, že živé organismy jsou nějak naprogramovány tak, aby spáchaly sebevraždu? Může se to zdát bláznivé. Každý ví o instinktu sebezáchovy a obecně, co může být pro tělo i člověka cennější než jeho vlastní život?
Propagační video:
Nejvyšší cíl živého organismu
Z humanitárního hlediska, to znamená, naše lidské sobectví, samozřejmě, život je nejvyšší hodnotou. Autorem těchto linií je ale profesionální biolog, a to i s zálibou v medicíně. Osobu považuji také za živou bytost příbuznou obratlovcům, zvířatům, savcům, řádu primátů, rodu Homo, druhu sapiens. A vím, že pro všechny živé bytosti existuje věc, která je mnohem cennější než jejich vlastní život. To je genom jejich druhu. Soubor všech genů, který určuje, co je toto stvoření, jaké stvoření to je.
A to je opravdu důležitá věc. Genom každého druhu se vytvořil v důsledku desítek a stovek milionů let evoluce, a pokud je jednou ztracen, druh úplně zmizí, což znamená, že všechny tyto miliony let prošly marně. Všechny živé bytosti a jejich počet s vámi, od rodičů, obdrží kopii genomu, zkontrolují jeho (kopii) výkon během svého života, a pokud se kopie ukáže jako dobrá, pak je předána jejich dětem. Někdo jiný se ptá na smysl života? Z pohledu biologie to vypadá takto. Dostal jsem to, trochu jsem to použil a pokud to funguje dobře, předal jsem to dál.
Zájmy genomu se obvykle zcela shodují se zájmy jeho dočasného nosiče. Pokud stvoření, které nemá čas opustit potomstvo, zemře, bude kopie jeho genomu navždy ztracena. Občas se však vyskytnou velmi nepříjemné situace, kdy se přání samotného nosiče neshodují s potřebami genomu. A naše geny nám okamžitě ukážou, kdo je šéfem domu.
Dobrým příkladem jsou pivovarské kvasnice, jeden z oblíbených předmětů výzkumu mezi biology. (Mám podezření, že je to kvůli skvělému vedlejšímu produktu, který mohou vyrobit.) Kvasinky jsou poměrně primitivní jednobuněčné houby a mohou žít ve dvou režimech: rozmnožování asexuálně nebo zprostředkování sexuální reprodukce pro sebe.
Pokud je v jejich životě vše v pořádku, pak se kvasinky rozmnoží a vyplivují nové buňky od sebe, jeho přesné kopie-klony. Tento proces lze mnohokrát opakovat a kvasinky žijí velmi dlouhou dobu, násobí počet a snaží se zachytit co nejvíce prostoru. Evoluce v tomto režimu je extrémně pomalá, protože variabilita je velmi malá, nové a staré buňky jsou v prostředí smíšené a existuje mnoho starých. Obecně stagnace.
Poté se však podmínky začnou zhoršovat (například se najedla všechna jednoduchá jídla v této oblasti). Kvasinkové buňky mají pocit, že freebie je u konce a „rozhodnou se“urychlit svůj vlastní vývoj a znovu získat schopnost rychle se přizpůsobit novým podmínkám. To se provádí pomocí dvou věcí:
Zavádí se povinná sexuální reprodukce.
K tomu se buňky kvasinek dohodnou na tom, který z nich bude chlapec a která bude dívka, a zařídí výměnu genů.
Objevuje se rychlá smrt.
Programovaná smrt kvasinek, která chybí v pohodlnějších podmínkách asexuální reprodukce. Je zjevně nezbytné, aby stará generace kvasinek vytvořila prostor pro novou generaci, která je výsledkem „zamíchání“genů.
A víte, jaký je signál, který spouští programovanou smrt kvasinek? Feromon - látka, kterou kvasinky jednoho pohlaví vnímají představitele opačného pohlaví. Objev této skutečnosti způsobil v davu kvasinkových vědců hodně hluku. Zde je takový srdcervoucí příběh lásky a smrti v pivovarských kvasnicích.
Oběť je obecné pravidlo
To znamená, že jakmile druh potřeboval urychlit svůj vlastní vývoj, zájmy jednotlivých jednotlivců byly okamžitě obětovány kvůli Jeho Veličenskému genomu. A toto pravidlo, smutné pro jednotlivé jedince, lze vysledovat na tvorech jakékoli složitosti.
Pomysli na letničky, které zemřou, jakmile jejich ovoce dozraje. Mimochodem, nemusí být vůbec roční. Jen jednou. Například, bambus žije po celá desetiletí, a pak kvete, tvoří semena a potom umírá. Všimněte si, že pár mutací v genech jednoleté rostliny ji může proměnit v … trvalku. Například belgickým genetikům se to podařilo, práce byla oceněna publikací Nature.
Myslíte si, že se to týká pouze hub a rostlin? Tady jsou hmyz. Koruna evoluce, mimochodem! Zeptejte se nějakého bezobratlého zoologa, který je chladnější - dipteranů nebo nemotorných holohlavých opic? Jehličky nežijí dlouho: od několika hodin do několika dnů (v závislosti na konkrétním druhu), protože nemají … ústa. Nemůžou jíst a umírat na hlad. Líbilo se každému jednotlivému jepice? Nemyslím si to. Jsou spokojeni s genomem svého druhu? Jsem si jistý. Jednoduše proto, že se jedná o velmi úspěšný, tj. Rozšířený a velmi dlouhotrvající živočišný druh. Mnohem starší než ty a já.
Přerušte systém, změňte program
Kupodivu tedy existují sebevražedné genetické programy. Začali jsme o nich ale vůbec mluvit, abychom znovu ohromili uspořádání živé přírody. Existuje mnohem naléhavější otázka, která se týká každého z nás. Pamatujete - „my všichni zemřeme“? Nemá náš genom něco společného s tímto smutným faktem? Nezdědili jsme od našich primitivních předků nějaký genetický program, jehož účelem je přivést nás do hrobu?
Pokusím se vám dokázat, že tomu tak je. A my si můžeme docela dovolit tento program přerušit. Protože je to nutné pouze za účelem urychlení evoluce člověka jako biologického druhu. To už ale nepotřebujeme, protože místo hlemýžďového tempa evoluce lidé už dlouho používají mnohem rychlejší a účinnější metodu přežití jako druh - technický pokrok. To znamená, že již nepotřebuje všechny nepříjemné evoluční nástroje a lze je vypnout, bez ohledu na to, jak proti tomu Jeho Veličenstvo lidský genom protestoval.
Jinými slovy, je docela možné položit otázku, chceme být i nadále dočasným úložištěm genů na cestě z jedné generace na druhou? Biologický stroj, slepě podle pokynů svého vlastního genomu? Je čas na strojové povstání?
Část 2: Jak genetický program vede lidi do hrobu
Největší hrozbou pro člověka je biologické stárnutí, to znamená pomalé oslabování tělesných funkcí, které neúprosně zvyšuje pravděpodobnost smrti. Existuje každý důvod se domnívat, že stárnutí je výsledkem genetického programu.
Se vší velikostí lidstva a člověka nejsou ty a já nic víc než biologické stroje. Naši rodiče do nás nahráli program - náš život, náš genom - provádění tohoto programu. Co je to? Skutečnost, že se musíme vyvinout ve formě embrya, narodit se, vyrůstat a pokud byla stažená kopie genomu v nás úspěšná, přeneste tuto kopii našim dětem. Ale program tam nekončí. Protože je zde také poslední fáze - je nutné uvolnit místo v jeskyni pro příští generaci, jinými slovy, zemřít.
Pokud všichni souhlasí s prvními fázemi programu, pak se jim nějak nelíbí přemýšlení o poslední části. A nejen obyčejní lidé, ale také profesionální vědci. Možná je to proto, že většina biologů má velmi rád život a ve všech jeho projevech. Proto jsme se stali biology. Vždy je pro nás mnohem zajímavější prozkoumat, odkud něco pochází, než odkud později, jak je zničeno.
V tomto ohledu je historie studia proteinů velmi poučná (jejich dalším názvem jsou proteiny, to je přesně to, co je kódováno v našich genech, nejdůležitější součástí jakéhokoli živého systému). Proces syntézy proteinů v buňkách se začal pečlivě studovat již v 50. letech a velmi rychle se zjistilo, jak k tomu dochází. Od 70. let všechny učebnice popisují odpovídající mechanismus, který funguje perfektně a po celou dobu produkuje všechny proteiny, které potřebujeme. Otázka: Kam tedy chodí? Nežijí navždy. Buňka by prostě praskla ze všech syntetizovaných proteinů. Ale z nějakého důvodu se biologové nějak „s touto otázkou příliš neobtěžovali“. A přehlédl velký a komplexní systém degradace proteinů. Zabírá více než 10% všech našich genů a přesně určuje, jak dlouho by měl určitý protein žít,v závislosti na jeho funkci. Někteří z nich žijí jen několik hodin, jiní zůstávají v kleci několik let. Začali se o tom umývat teprve na konci 80. let a Nobelova cena byla udělena za objev systému pro cílené ničení proteinů.
Zkazte program
Nastal podobný příběh s naprogramovanou smrtí organismu? Možná biologové nechtěli jen o tom přemýšlet? A marně! Protože pokud je naše smrt také naprogramována, jako je naše narození, pak nám to dává obrovskou šanci žít lépe a déle. Faktem je, že biologie se všemi svými výsledky je docela mladá věda. Stále ještě docela dobře víme, jak je uspořádána živá příroda, a stále nevíme, jak vytvořit různé nové biologické systémy, které by pro nás mohly být užitečné pro prodloužení našeho vlastního života. Pokud však dojde k naší smrti v důsledku akce programu, není třeba nic budovat. Naopak je nutné se zlomit. Prolomte poslední fázi tohoto programu, což je pro nás fatální. Navíc je dokonce možné je úplně nerozbít (to může být nebezpečné a pravděpodobně je to stále nemožné),je docela jednoduché do toho nějak zasahovat, vložit tento mechanismus do koleček tyčí. Pro celou mládež biologického inženýrství a biologie už nějak umíme prolomit. A pak bude mechanismus fungovat horší, což znamená, že budeme žít déle.
A přesto existuje v lidském těle podobný mechanismus naprogramované sebevraždy? Možná to vědci nějak přehlédli, jen proto, že tam není, a ne proto, že by se nechtěli dívat? Se vší úctou k mým kolegům si to nemyslím. A pak se pokusím dokázat, jak je obecně možné v takové laxní vědě, jako je biologie, že ano, máme tento program. A můžete s tím docela začít bojovat. Abychom zjistili, o co se jedná, budete si muset tuto řadu článků přečíst až do konce.
O jakém programu můžeme mluvit? Existuje několik možností a začněme s nejjednoduššími. Existuje velmi ošklivá a smrtící věc jako sepse. Obvykle se stává, když je krev infikována bakteriemi. To znamená, že pokud se do krve dostane velké množství mikrobů, je to velmi nebezpečné. Teplota člověka prudce stoupá, vyvíjí se takzvaný systémový zánět a proces s největší pravděpodobností končí nejsmutnějším způsobem - pacient umírá. Mimochodem to funguje i na jiných zvířatech - potkanech, myších a jakýchkoli jiných zvířatech.
Proč k tomu dochází? Zdálo by se, že je vše jasné. Bakterie se začaly množit v krvi, imunitní systém se s nimi nedokáže vyrovnat a lidské tělo "snědí" zevnitř. A co by nás divilo, že by nám nevyhovovalo tak přímému a srozumitelnému vysvětlení?
Smrtící imunita
Ale tady je problém. V určitém okamžiku se ukázalo, že stejného účinku lze dosáhnout (samozřejmě ne u lidí, ale experimentem na potkanech), pokud se do krve zavedou mrtvé (!) Bakterie. Nemohou nic reprodukovat ani „jíst“. A příznaky jsou stejné - horečka a zánět, a v důsledku toho smrt způsobená selháním více orgánů. Aha! - uvedli zainteresovaní vědci, - to znamená, že bakterie nejsou hrozné samy o sobě, ale protože obsahují nějakou velmi jedovatou látku pro člověka (nebo myši)! Způsobuje také septický šok. Začali rozumět a skutečně izolovat takovou látku od bakterií, nebo spíše od jejich skořápek. Pokud je očištěno a zavedeno do krve zvířete, pak nešťastné stvoření také zemře na septický šok. Co je to za látku? Jaký hrozný bakteriální jedkterý byl okamžitě nazýván endotoxinem - tj. vnitřní jed bakterií?
Ukázalo se, že se jedná o jednoduchý polymer sestávající ze zbytků cukrů a lipidů - lipopolysacharidu (anglická zkratka - LPS). Ve své chemické podstatě je látka zcela neškodná, je to jen stavební materiál, který tvoří buněčnou stěnu bakterií. Jak může být LPS toxický pro savce? Začali dále chápat a zjistili, že savci mají speciální bílkoviny - receptory LPS, které neustále sledují výskyt této látky v krvi. A pokud detekují určité množství LPS, pak spustí hroznou kaskádu biologických reakcí, které nazýváme septickým šokem. Pokud vyrobíme mutovanou myš, která má pro tento receptor zlomený gen, pak pro takovou GMO myš bude nejsmrtelnější dávka LPS absolutně neškodná.
Její tělo si jednoduše nevšimne „endotoxin“a bude dál žít šťastně. Tento sebevražedný program můžete přerušit jiným způsobem. Děsivá zánětlivá kaskáda v reakci na LPS je součástí imunitního systému těla. Známe látky jako kortikosteroidy, jako je dexamethason, které dobře potlačují imunitní systém. Pokud je tedy LPS injikován do myši společně s dexametozonem, myší LPS receptory samozřejmě detekují a vysílají signál „vzhůru“do imunitního systému. Ale to nepovede k ničemu strašnému, protože to bude zakázáno. A myš přežije.
Obecně platí, že pokud vynecháme všechny tyto hrozné detaily, pak je závěr následující: k úmrtí na septický šok dochází v důsledku práce zvláštního sebevražedného programu. Tělo se zabije, pokud v sobě najde dostatečně velké množství patogenních bakterií. O tomto programu je doposud známo: jak začíná, které části imunitního systému aktivuje, jak a kdy proces vstoupí do nevratné fáze.
Oběť za zbytek
Přichází rozumná otázka, ale biologové ji velmi nemilují: proč? Proč mají savci tento smrtící systém? To rozhodně nepotřebuje samostatný organismus. Bez systému septického šoku by měl alespoň nějakou šanci na „rozdrcení“infekce a přežití. Příroda však tuto šanci nedává, dokončuje nešťastné ai když bakterie, které ho infikovaly, jsou již mrtvé. Proč?
Přesnou odpověď na tuto otázku samozřejmě nelze dát, protože cesty evoluce jsou nevyzpytatelné … dobře, nebo toho, kdo ji tam řídí. Ve skutečnosti však celý tento příběh vypadá velmi rozumně a prakticky. Pravda, ne z pohledu jednotlivce jako koruny přírody, ale z pohledu Jeho Veličenstva genomu Homo sapiens.
V primitivních dobách, které byly podle evolučních standardů teprve před několika sekundami, byl infikovaný jedinec pro zbytek svého druhu extrémně nebezpečný. Protože jim mohl infekci přenést, infikovat celou populaci a … co když je to poslední populace tohoto druhu? Pak on (druh) zmizí as ním i jeho genom. Horší je, že i když nemoc není fatální, je stále velmi nebezpečná. Faktem je, že v počáteční fázi tělo bojuje s infekcí syntetizací velmi toxických látek - volných radikálů (o nich budu hovořit v jednom z následujících sloupců).
Tyto látky jsou mutagenní. A pokud byla infekce závažná, je syntetizováno mnoho radikálů, což je již přímá hrozba výskytu příliš mnoha mutací v genomu. Jak přežije nemocný jedinec a porodí se všemi jeho mutacemi děti s nerozumnými genomy? Nebezpečný! Z hlediska druhu a, co je nejdůležitější, jeho genomu, je mnohem výhodnější, pokud infikovaný jedinec neběží nikde, leží klidně pod nejbližším keřem a … umírá, aniž by infikoval příbuzné a již se neúčastnil reprodukce. To je cílem programu septického šoku.
Ale v moderním světě člověk takový program vůbec nepotřebuje. Protože máme antiseptika a antibiotika.
A o stáří
No, dobře, statečný čtenář, který se držel těchto řádků, řekne, řekněme, že sepse je program. Ale naštěstí septický šok není zdaleka hlavní příčinou smrti u lidí. Existují další, které jsou mnohem běžnější. A co mají společného s programy, genomy a povstáním biologických strojů?
Odpověď zní: víte, jaká je nejčastější příčina smrti? Ohrožujete 100% lidí, řekněme, 20 let? To je biologické stárnutí! To znamená pomalé a soustavné oslabování tělesných funkcí s věkem, neúprosně zvyšující pravděpodobnost smrti. Autor tedy patří k těm biologům, kteří se domnívají, že máme všechny důvody ke zvážení stárnutí v důsledku činnosti takového genetického programu. A v dalším čísle naší bio-série se vás pokusím předložit důkazy o této odvážné hypotéze a v tom mi pomohou nahí evoluční šampióni.