В 1961 году доктор Леонард Хейфтлик опубликовал очень интересные результаты своих экспериментов по делению клеток, которые легли в основу так называемой теории предельного деления клеток или теории клеточной смерти (15). Как известно в человеческом организме существует около 3 трлн клеток, из которых состоят все системы и органы человека. Клетки постоянно делятся, на смену старым приходят новые, благодаря чему наш организм имеет возможность обновляться и восстанавливаться. За определенный отрезок жизни каждый орган человека несколько раз как бы рождается заново, то есть становится вновь молодым. Однако эта способность к обновлению с возрастом постепенно затухает. Доктор Хейфтлик заметил, что как легочные, так и соматические клетки отмирают после того, как они поделились строго определенное количество раз. Он предположил, что в клетках существует определенный молекулярный счетчик, который фикситрует то, сколько делений уже было сделано и не дает клетке делиться сверх определенного генетически заданного предела.
В 1969-1977 годах ученый продолжил свои исследования, но в этот раз уже на клетках человеческого эмбриона. Хейфтлик установил, что основные клетки соединительной ткани- фибробласты могут делиться примерно 50 плюс-минус 10 раз, после чего процесс деления прекращается. Причем у новорожденных клетки могут делиться в 3 раза дольше, чем у стариков. И даже в культуре ткани вне организма клетки делятся тоже не больше 50 раз, после чего они отмирают.
Ученый видоизменил эксперимент и использовал клеточные культуры, которые были заморожены после того, как они уже разделились 25 раз. После оттаивания клетки продолжали делиться, пока не достигли предела в 50 делений, после чего погибли. Когда клетки приближались к своему пределу деления, который получил название "порог Хейфтлика", то они напоминали старую ткань с возрастными пигментами, как например в постаревших клетках сердца или нервной системы. Гибель клеток или ослабление функции в тех клетках, которые не подвержены делению приводили к ослаблению отдельных органов и всего организма. В результате утраты способности к обновлению организм не может восстановиться и его органы и системы необратимо стареют. Оставалось неясным, отчего зависит вышеописанный предел деления, что ограничивает дальнейшее деление клеток.
Для объяснения экспериментальных данных Леонарда Хейфтлика в 1971 году русский биолог Алексей Матвеевич Оловников выдвинул теорию маргинотомии— отсчёта клеточных делений и старения вследствие недорепликации последовательностей ДНК на концах хромосом (теломерных участков). Теория предполагала, что «нестарение» бактерий обусловлено кольцевой формой ДНК, а теломерные последовательности в стволовых и раковых клетках защищены благодаря постоянному — при каждом делении клетки — удлинению особым ферментом — тандем-ДНК-полимеразой (современное название — теломераза). В последующих двух статьях (1972, 1973) в русской и англоязычной печати ученый подробно рассмотрел разные биологические следствия своей гипотезы, в том числе применительно к объяснению старения, канцерогенеза и иммунных реакций (9).
Таким образом А.М.Оловников высказал гениальную гипотезу, что ограниченное количество делений клетки может быть связано с механизмом укорачивания ДНК. У хромосом имеются особые концевые участки- теломеры, которые после каждого удвоения хромосом становятся немного короче, и в какой-то момент укорачиваются настолько, что клетка уже не может больше делиться. Она постепенно теряет жизнеспособность, и именно в этом, согласно теломерной теории, состоит старение клеток. А.М.Оловникова его опппоненты называли "гением одной статьи". В обзорной статье анализирующей механизмы присуждения международной нобелевской премии с горечью констатируется, что Россия известна тем, что разбрасывается гениальными идеями, которые на лету подхватываются зарубежными будущими лауреатами этой престижной премии (4).
Действительно, В 1985 году американские исследователи Кэрол Грейдер и Элизабет Блэкберн подтвердили идею А.М.Оловникова и выявили в клетках теломеразу, а в 1998 году при помощи теломеразы им удалось «омолодить» культуру клеток, за что в 2009 году этим исследователям была присуждена Нобелевская премия по медицине и физиологии в 10 миллионов шведских крон (975 тысяч евро).
Таким образом теория А.М.Оловникова получила блестящее подтверждение. Установлено, что фермент теломераза, который восстанавливает концы ДНК способен достраивать укороченные концы хромосомы в клетках опухолей, что делает их бессмертными. Поэтому предел в 50 делений справедлив не для всех клеток- раковые, а также стволовые клетки могут делиться бессчисленное количество раз. Этот фермент всякий раз заводит внутренние часы заново при слиянии женской и мужской половых клеток. Благодаря ему дети проживают свой срок сполна, а не получают в наследство кусок жизни, как это, например, произошло с клоном овечки Долли.
Позднее А.М.Оловников пришел к выводу, что данная теория не объясняет полностью причины старения и внес в неё уточнения. Он предложил новую редусомную теорию старения. Редусома- это маленькая ядерная частица, располагающаяся в субтеломерных частях хромосомы. Оловников считал, что линейная молекула ДНК редусомы, постепенно укорачивается из-за уменьшения её линейной молекулы ДНК, покрытой белками, что приводит к уменьшению содержащихся в ней генов. Именно это укорочение молекул ДНК редусомы является отсчетом биологического времени и причиной старения. Однако эта последняя теория не получила того же одобрения со стороны ученых-геронтологов, как теломерная теория.