Продолжительность жизни

Каждому виду животных свойственна своя средняя естественная (без учёта детской смертности, инфекций и др.) продолжительность жизни (ПЖ). Различия между отдельными особями внутри вида обычно не слишком велики. Например, крысы живут в среднем 3 года, хотя в хороших условиях встречаются прожившие 5 лет, но не бывает 15-летних. Поэтому некоторые исследователи, включая академика В.П.Скулачева (V.P. Skulachev, Mol. Aspects Med. 1999, v/20, N 3, p.139), предполагают генетическую запрограммированность ПЖ и заявляют о «феноптозе» - программируемом старении и смерти. Эту «программу» они обещают поменять (с помощью воздействий на гены) на другую – «программу бессмертия».

Хотя старение можно регулировать через гены, влияя на сигнальные пути или транскрипционные факторы, но никаких специальных «генов смерти» до сих пор не найдено. Кроме того, межвидовые различия ДНК часто слишком малы, чтобы привести к сильному различию в сроках жизни. Например, последовательность нуклеотидов ДНК человека совпадает с ДНК обезьян, как известно, на 98% и с ДНК свиней на 90%, т.е. можно было бы ожидать одинаковой ПЖ, однако, человек живёт в несколько раз больше.

Давно замечено, что крупные животные обычно живут дольше мелких, например, ПЖ некоторых млекопитающих примерно следующая:  мыши - 2 года, собаки – 20 лет, лошади – 37, слоны – 65. Разницу принято объяснять тем, что обмен веществ связан с дыханием и тепловым балансом, зависящим от размеров тела и его поверхности. Для поддержания температуры тела мелкому животному нужно иметь более высокий уровень обмена веществ. А это может приводить к более быстрому накоплению внутриклеточных дефектов. Не случайно отмечалась обратная зависимость между интенсивностью обмена и ПЖ.

Существует также другая закономерность: обычно дольше живут те виды животных, у которых крупнее головной мозг. Чем меньше мозг, тем вероятней, что старческие дефекты будут сильней ухудшать его гормональный и электрофизиологический контроль над телом. Или, возможно, чем меньше мозг, тем вообще меньше его роль в контроле над телом. Причём, внутри вида бывает наоборот, например, женщины живут дольше мужчин, имея меньший по объему мозг.

Зависимость ПЖ млекопитающих от массы мозга (ММ) и массы тела (МТ) принято описывать при помощи эмпирических уравнений такого типа:

             lg ПЖ = 0,6 lg ММ — 0,23 lg МТ + 0,99      
       
Такое уравнение, подобранное для определённых видов млекопитающих в логарифмическом масштабе,  описывает ПЖ с низкой точностью. У птиц, рептилий и амфибий соответствие между МТ и ПЖ часто не выполняется. Малопригодность подобных уравнений обусловлена тем, что они не учитывают множества реальных факторов, сильно влияющих на ПЖ.

Количество исключений, выпадающих из уравнения, слишком велико. Например, многие мелкие грызуны живут очень мало из-за интенсивного обмена веществ. Это означает, что в уравнении для ПЖ должна фигурировать величина, характеризующая интенсивность обмена. Поскольку основная доля энергетического обмена у животных приходится на аэробные реакции, то для расчетов можно было бы использовать максимальное потребление кислорода (МПК).

Представитель отряда грызунов голый землекоп живет, наоборот, необычайно долго (17 - 35 лет) и имеет особую биохимию, обеспечивающую резестентность к образованию раковых опухолей. У него имеется повышенная способность устранять накапливающиеся дефекты. Помимо этого, у него замедленный метаболизм и низкокалорийный рацион и, как следствие, низок уровень глюкозы в крови. Кроме того, он живет под землей в атмосфере с пониженным содержанием кислорода и, в отличие от других млекопитающих, не контролирует температуру своего тела.

Другой пример - летучие мыши, например Myotis myotis. Они живут 20 - 40 лет  вместо 2 - 3 лет обычных мышей. Летучие мыши бодрствуют всего около 3-4 месяцев, а остальные 8-9 месяцев спят, впадая практически в анабиоз, при котором температура тела падает до 2 - 4 градусов. При этом резко замедляется дыхание и все жизненные процессы.

Известно также, что животные, не имеющие постоянной температуры тела, в прохладном климате живут дольше, чем в жарком. Например, усоногие рачки у побережья Англии живут 5 - 6 лет, а в холодном Баренцевом море - 40 лет.
Из приведенных примеров следует, что в формуле для расчёта ПЖ должны фигурировать также температура тела и продолжительность сна или анабиоза.
 
Если говорить о молекулярных механизмах старения, то речь должна идти о денатурации белков, межбелковых сшивках и повреждении функциональных участков ДНК. Например, старение червей нематод вызвано, прежде всего, образованием сшивок между денатурированными белками (E.Л.Гагаринский, Н.Л. Векшин, Успехи геронтологии  2017, т.30. № 5, с. 676.).

Старение клеток крысы обусловлено, прежде всего, межбелковыми сшивками в митохондриях с образованием пигмента  старения липофусцина (М.С.Фролова и др. Биофизика, 2015, т.60, № 5, с.1125).

Старение дрозофил, как известно, в значительной степени связано с большим мутационным грузом ДНК.

Для расчета ПЖ позвоночных животных недавно предложена следующая формула (Векшин Н.Л., Фролова М.С., Биофизика, 2018):

ПЖ = МТ/КК + ММ1/2 + ПП + 0,25 ПС + СП – 1,5 МПК1/3 + 42 – ТТ   
                Здесь ПЖ – продолжительность жизни в годах, МТ – масса тела в граммах, КК – количество килокалорий в пище за сутки, квадратный корень из ММ - масса мозга в граммах, ПП - пубертатный период в годах (детеныши не стареют), ПС – продолжительность сна в часах за сутки (во сне снижается метаболизм, тело стареет медленней), СП – спячка или анабиоз в месяцах за год, кубический корень из МПК - максимальное потребление кислорода (мл/кг/мин), ТТ – температура тела (градусов Цельсия), 42 градуса - температура разрыва дисульфидных связей в белках и начала плавления расплетённых участков ДНК.

Предложенная многопараметрическая формула учитывает практически все  общеизвестные важные природные факторы, существенно влияющие на естественную ПЖ. Все коэффициенты и степени подобраны эмпирически. Все параметры формулы при расчётах берутся безразмерными. Полученной безразмерной ПЖ присваивается размерность в годах.

Если построить график-гистограмму, то получается хорошее соответствие между рассчитанными и реальными ПЖ позвоночных животных разных видов. (данные по реальной ПЖ имеются в The Animal Ageing & Longevity Database и др. ).
      
Это означает, что никакой «супер-особой биохимии» или «специальных генов старения», кардинально продлевающих или укорачивающих жизнь, нет ни у одного из упомянутых животных.

Многопараметрическая формула позволяет достаточно точно описать среднюю естественную продолжительность жизни позвоночных животных разных видов.
Общеизвестные «выпадающие» случаи (голый землекоп, летучая мышь и другие) на самом деле не являются выпадающими.

Старение есть результат накопления внутриклеточных повреждений белков и ДНК, а не генетическая программа.