Ученые считают, что первые организмы с истинным ядром, то есть эукариоты, появились около 2 млрд лет назад. Они являлись такими же потомками общего предка LUCA с тем же типом ДНК, как и все последующие формы жизни на Земле. Первые ядерные организмы тоже были одноклеточными. К ним принадлежали грибы и особенно первые дрожжи, которые также считаются биологически «бессмертными».

В исследовании, опубликованном в 2013 г. в научном журнале Cell, группа ученых из США и Великобритании сообщила о следующих результатах опытов по размножению так называемых делящихся дрожжей[63]:

«Многие одноклеточные стареют: с течением времени начинают делиться медленнее и в конце концов умирают. При почковании дрожжей асимметричная сегрегация клеточных повреждений приводит к старению материнских клеток и омоложению дочерних. Мы предполагаем, что организмы, в которых подобная неравномерность отсутствует или поддается настройке, могут вовсе не подвергаться возрастным изменениям.

Увеличение срока жизни также наблюдается у видов, развивших более эффективные механизмы устойчивости к стрессу, и мутантов с повышенной способностью справляться со связанными с ним травмами. В организмах, которые не подвержены старению, его может запустить перенапряжение – как за счет ускоренного возникновения повреждений, так и из-за изменения способа их распределения.

Современная модель научной деятельности в области геронтологии гласит, что износу подвержены все организмы. Но, не обнаружив того в клетках делящихся дрожжей S. pombe, которые были выращены в благоприятных условиях, мы усомнились в данной точке зрения и доказали, что асимметричная сегрегация большого количества повреждений запускает в S. pombe переход от нестарения к старению. Дальнейшие исследования прояснят механизмы, лежащие в основе этой трансформации, и ее зависимость от условий окружающей среды.

Соматические клетки человека проявляют возрастные изменения после определенного количества делений in vitro[64], тогда как раковым, половым и самообновляющимся стволовым клеткам, наоборот, согласно предположениям, свойственно репликативное бессмертие. ‹…› Сравнительные исследования стареющей и нестареющей жизненных стратегий у одноклеточных помогут прояснить, что определяет потенциал размножения и износа клеток в высших эукариотических организмах».

Авторы исследования сделали следующие выводы:

● клетки делящихся дрожжей не стареют при благоприятных условиях роста;

● отсутствие старения не зависит от симметричности деления;

● старение происходит после вызванной стрессом асимметричной сегрегации повреждений;

● после стресса совокупные наследуемые показатели связаны со старением и смертью.

Одноклеточные дрожжи были одними из первых ядерных организмов, и предполагается, что они сохранили возможность деления без старения при идеальных условиях. В ходе эволюции, примерно 1,5 млрд лет назад, появились первые многоклеточные эукариоты. Позднее, около 1,2 млрд лет назад, они обзавелись герминативными[65] и соматическими клетками и приобрели способность к половому размножению. (Здесь, как и везде в биологии, имеются исключения: не все ядерные многоклеточные организмы размножаются именно так.)

В конце XIX в. ученые стали исследовать клетки зародышевой линии так, как если бы те полностью отличались от остальных. В основном многоклеточные организмы состоят из множества соматических клеток, но для сохранения и выживания вида фундаментальное значение имеют малочисленные гоноциты[66], производящие необходимые для размножения гаметы (яйцеклетки и сперматозоиды). Кроме того, гоноциты считаются биологически «бессмертными», и это означает, что они, в отличие от смертных соматических клеток, не знают старости, хотя и умирают вместе со всем организмом.

Как правило, соматические клетки, давая начало большинству клеток тела, делятся митозом (геноматериал в потомстве распределяется аналогично родителю). Гоноциты делятся мейозом (половым путем) и таким образом производят яйцеклетки или сперматозоиды с половиной хромосом, которые сливаются во время оплодотворения гамет.

У полового размножения много преимуществ (например, оно позволяет ускорить эволюцию), но и недостатков не меньше: так, скажем, выживание требуется только клеткам зародышевой линии. С биологической точки зрения при половом размножении соматические клетки идут в расход, в то время как бессмертные, не стареющие гоноциты, передают генетический материал из поколения в поколение.

Согласно идеям английского натуралиста Чарльза Дарвина, половая селекция эукариотических организмов – такой тип естественного отбора, при котором одни особи за счет выбора самок размножаются успешнее других. Половое размножение можно рассматривать как эволюционную силу, не присущую бесполым популяциям. В то же время прокариотические организмы, клетки которых могут нести дополнительный материал или в результате мутаций преобразовываться с течением времени, размножаются путем симметричного или асимметричного агамогенеза[67]. (В особых случаях, таких как горизонтальный перенос генов, могут происходить процессы, называемые конъюгацией, трансформацией или трансдукцией, которые в чем-то похожи на половое размножение.)

Биология и эволюция настолько увлекательны и полны сюрпризов, что позволяет нам утверждать: жизнь появилась для жизни, и на это указывает пример бактерий, симметрично размножающихся в идеальных условиях. Помимо подобных им прокариотов, существуют также способные к биологическому бессмертию эукариоты, например дрожжи. Важнейшие для развития части организмов, подверженных старению, также обладают этим свойством. Так, гоноциты и стволовые клетки ядерных не меняются с возрастом, то есть являются биологически «бессмертными». Соматические клетки, напротив, стареют, и вместе с их смертью, в свою очередь, приходится погибать как зародышевой линии, так и плюрипотентным стволовым клеткам тела.

Благодаря постоянному научному прогрессу сегодня нам известно, что существуют также многоклеточные эукариоты, у которых биологически «бессмертны» не только гоноциты, но и соматические клетки. Прекрасный пример способности не стареть и регенерировать – гидры. Их название происходит от одноименного легендарного существа, у которого взамен одной отрубленной головы вырастали две. Возможно, древние греки, описывающие в известных мифах огромных чудовищ, что-то знали об этих животных.

Гидры – вид пресноводных стрека́ющих величиной всего в несколько миллиметров. Существа ведут хищный образ жизни, захватывая мелкую добычу щупальцами, полными жалящих клеток, и обладают удивительной способностью к регенерации. Будучи гермафродитами, они размножаются как бесполым, так и половым путем. Благодаря непрерывному делению клеток все книдарии[68] могут восстанавливаться, залечивая таким образом свои раны. В новаторской статье американского биолога Даниэля Мартинеса, опубликованной в 1998 г. в научном журнале Experimental Gerontology[69], говорилось[70]:

«Одряхление (процесс распада, который по мере хронологического старения увеличивает вероятность смерти организма) было обнаружено у всех более-менее тщательно исследованных многоклеточных. Однако потенциальное бессмертие гидр – одиночного пресноводного представителя типа стрекающих и одного из самых ранних ответвлений многоклеточных – вызывало противоречия. Ученые предполагали, что гидра, постоянно обновляющая ткани тела, способна избежать возрастных изменений. Но подтверждавших эту гипотезу публикаций не существовало. Чтобы удостовериться в наличии или отсутствии нестарения, были проанализированы показатели смертности и репродуктивности для трех когорт гидр в течение четырех лет. Полученные результаты не предоставили свидетельств возрастных изменений: смертность оставалась крайне низкой, явных признаков снижения репродуктивных показателей не было. Вероятно, гидры действительно избежали старости и оказались потенциально способными стать вечными».

Различные виды медуз также можно считать биологически «бессмертными». Например, Turritopsis dohrnii, или Turritopsis nutricula, – некрупные животные, которые после полового размножения некоторым образом трансдифференцируют собственные клетки. Цикл может повторяться бесконечно, из-за чего существа делаются биологически «бессмертными». В этом им подобны медузы Laodicea undulata и сцифоидная Aurelia. Научное исследование, проведенное в