Новое правило биологии может объяснить процесс старения

Законы во всех науках помогают нам понять окружающий мир — в космических или субатомных масштабах. Но в биологии все немного сложнее, поскольку природа полна исключений. Поэтому правила биологии — это не безоговорочные факты, а лишь широкие обобщения явлений.

Так, например, есть закон Аллена, предполагающий, что форма тела животных зависит от климатических условий (то есть адаптируется к ним): маленькие и коренастые сохраняют тепло в холодном климате, а высокие, рослые рассеивают тепло в теплом климате. Есть еще правило Бергмана, гласящее, что виды широко распространенной клады (группа организмов, содержащая общего предка и всех его прямых потомков) имеют тенденцию быть крупнее в более холодном климате и мельче в более теплом.

В целом таких правил насчитывается около двух десятков. Но во всех этих случаях, конечно же, есть исключения.

Ученые из США надеются добавить новый закон под названием «избирательно выгодная нестабильность» (ИВН). Примечательно, что он бросает вызов основополагающим представлениям о жизни, противореча нынешнему предположению о том, что жизнь жаждет стабильности и сохранения ресурсов.

Хотя природа действительно стремится к стабильности (это одна из причин, почему мы видим в природе так много шестиугольных форм: медовые соты, глаза насекомых, некоторые кораллы, рисунок на панцире черепахи и т. д.), молекулярный биолог Джон Тауэр утверждает, что нестабильность биологических компонентов, таких как белки и гены, на самом деле может быть полезна для клеток.

«Даже самые простые клетки содержат протеазы и нуклеазы и регулярно разлагают и заменяют свои белки и РНК, что указывает на то, что избирательно выгодная нестабильность необходима для жизни, — сказал ученый. — Это может способствовать поддержанию нормального состояния как гена, так и генной мутации в одной и той же популяции клеток, если первый благоприятен в одном состоянии клетки, а вторая благоприятна в другом ее состоянии».

Эти состояния обеспечивают большее генетическое разнообразие, что, в свою очередь, может сделать организмы более адаптированными. Для многих клеточных компонентов нестабильность может обеспечить более короткую продолжительность жизни, помогая улучшению здоровья клеток. То есть в некоторых случаях ИВН может быть необходимой биологической функцией.

Но у нее также много недостатков. Энергозатратный процесс мутационной нестабильности может привести к появлению вредных клеток, которые способствуют старению, а также вызывают другие типы повреждений и дисфункций.

«Старение трудно определить, но большинство дефиниций включают повышение вероятности смерти с возрастом и снижение репродуктивной способности, — говорится в статье. — ИВН может создать затраты для репликатора в форме энергии и/или материалов, и эти затраты можно интерпретировать с точки зрения ускорения старения».

Еще одно свидетельство того, что избирательно выгодную нестабильность можно считать полноценным кандидатом в новые правила биологии, — явление хорошо просматривается в других известных концепциях, включая теорию хаоса и идею клеточного сознания. Благодаря этому, а также связи с фундаментальными биологическими процессами, такими как старение, понимание механизма ИВН может помочь биологам исследовать клеточную жизнь совершенно по-новому.