наука

На всякий случай - ссылка с инфой для любопытных, но ленивых: https://ru.wikipedia.org/wiki/Силикагель

Чернобыльские грибы как способ защиты от радиации

Так как самую большую опасность для людей в миссиях по исследованию дальнего космоса представляет радиация, учёные постоянно ищут новые способы защиты от неё. В рамках нового исследовательского проекта, они отправили на МКС грибы, обнаруженные на месте катастрофы Чернобыльской АЭС.

По словам специалистов, эти грибы осуществляют «радиосинтез» - поглощают гамма-излучение, преобразовывая его в химическую энергию. «Рост cladosporium sphaerospermum и его способность ослаблять ионизирующее излучение изучались на Международной космической станции в течение 30 дней в качестве аналога обитания на поверхности Марса» - рассказали ученые в докладе.

Исследование показало, что гриб можно выращивать в космосе: «Характеристики роста также позволяют предположить, что гриб не только адаптируется, но и процветает и защищает от космической радиации в соответствии с аналогичными исследованиями на Земле».

Однако результаты пока не оглашены.

Сама новость:https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-7966773/Fungi-EATS-radiation-used-like-sun-block-humans-protect-against-deadly-rays.html

ИТЭР: сборка реактора официально стартовала.

Все же шутка про "до термоядерного синтеза всегда 30 лет" становится неактуальной. Даже не смотря на ковид, у строителей все идет по графику. 

Напомню, что ИТЭР - международный проект экспериментального термоядерного реактора. Это самый большой и самый сложный  научный проект, который когда либо осуществляло человечество, переплюнув даже адронный коллайдер. Проектировка велась с начала девяностых годов, строительство началось в 2010. В создании участвуют 7 стран, включая Россию, плюс Евросоюз. Впервые реактор должен заработать в 2025 году, эксперименты с плазмой начнутся еще через 10 лет.

Реактор будут собирать вот в этом "колодце". Его объем составит более 800 кубометров, вес - 23000 тонн. 

Весь комплекс:

Запись трансляции со дня церемонии:

Живи вечно или умри пытаясь. Часть 2.

ОБСЛУЖИВАНИЕ МАШИНЫ

Как долго можно сохранить машину на ходу?

С помощью регулярного обслуживания машину можно поддерживать в ходовом состоянии намного дольше ее нормального срока жизни.

С надлежащим уходом и обслуживанием верхней границы нет. Любая часть, которую нельзя починить, может быть заменена.

Замена частей

Но что если часть нельзя заменить?

Представьте себе огромный дефицит частей на замену для автомобилей. Дефицит топливных насосов, карбюраторов, шин, фар и т. д.

Множество в остальном работающих машин оказались бы на свалке, а все из-за того, что имели какую-то часть, которую невозможно заменить.

В такой ситуации находимся мы с нашими телами. Недостаток запасных частей - основная причина смерти в развивающихся странах. Только в США 35% смертей - почти миллион человек в год - происходит из-за недоступности органов, и с каждым годом проблема только ухудшается.

Более 100 тысяч человек в листе ожидания.

Из 30 миллионов человек с диагностированными болезнями сердца трансплантаты получат менее 1 из 1000.

Но, благодаря недавним открытиям и новым технологиям, надежда есть. Всех этих смертей можно будет избежать, когда у нас появится возможность создавать новые органы по необходимости с помощью регенеративной медицины.

Эта революционная технология дает возможность создавать средства лечения для болезней, ранее считавшихся неизлечимыми. Для диабета, болезней сердца, почечной недостаточности, остеопороза, травм спинного мозга.

Практически любая болезнь вызванная отказом или повреждением может быть потенциально излечена с помощью регенеративной медицины.

- Министерство здравоохранения США, “2020: A New Vision - A Future for Regenerative Medicine”, 2005 г.

Органы по требованию

Наш нынешний подход к трансплантации органов далек от идеала. Только один из трехсот умирает так, чтобы его органы были пригодны для трансплантации. Более того, требуется найти близкое совпадение.

Все это приводит к длинным листам ожидания. А потом еще есть шанс отторжения трансплантата, когда иммунная система атакует орган, принимая его за инородное тело. Чтобы уменьшить шанс отторжения, реципиент до конца жизни должен принимать иммуносупрессоры.

Новые технологии предлагают намного лучшие пути замены частей. Органы, которые могут быть созданы из собственных клеток пациента, что гарантирует доступность и идеальное совпадение, исключая малейшие шансы отторжения.

В 2019 году ученые напечатали первое в мире живое сердце из человеческих клеток, с кровеносными сосудами, желудочками и камерами.

Технология печати органов совмещает две базовые технологии:

1. Репрограммирование взрослых клеток в стволовые, а затем в другие типы клеток.

2. 3D принтеры, изготавливающие произвольные трехмерные формы из биочернил.

Все начинается с превращения клеток пациента в стволовые клетки. Эти стволовые клетки могут затем быть перепрограммированы в клетки любой ткани. Различные типы клеток используются в качестве чернил для 3Д-принтера и затем наносятся на каркас.

Некоторые органы сравнительно просты. Мочевой пузырь состоит всего из двух типов клеток. А вот у почек их больше 30. Тем не менее, сложные органы успешно печатаются и имплантируются.

В 2015 году Organovo напечатали человеческую печень для тестирования лекарств Merck. В 2018 Axial3D помогли врачам из Ирландии напечатать первую почку для имплантации живому пациенту.

Biolife4D обещает доставлять идеально подходящие кастомные органы. Они будут сканировать человеческое сердце с помощью МРТ, чтобы определить его точные форму и размер. Затем принтер напечатает сердце, полностью повторяющее сердце пациента. Через несколько дней после печати клетки сливаются, каркас рассасывается, и сердце начинает биться.

Печать органов - большой прорыв. Она позволит отказаться от иммуносуппрессии, листов ожидания и отторжения органов. Люди больше не будут умирать из-за недостатка запасных частей.

Регенеративные технологии, такие как биопечать продлят и улучшат жизни многих. Но какой бы невероятной ни казалась биопечать, это всего лишь начало того, что скоро станет возможным.

Восстановление повреждений

Замена органов требует операций - дорогостоящих и опасных.

Менее инвазивно восстанавливать органы на месте. Делать так, чтобы они излечивались и омолаживались сами собой.

Это больше похоже на настройку, а не на замену двигателя.

Генные терапии и лекарства в ближайшем будущем позволят нам настраивать наши тела. Это позволит нам вернуться в более здоровое и более молодое состояние.

Генные терапии для восстановления

Гены управляют работой всех наших клеток. Генные терапии модифицируют гены либо их экспрессию путем активации, добавления, деактивации или удаления генов.

Некоторые генные терапии используют вирусы для внедрения генов. Другие, такие как CRISPR, могут напрямую модифицировать гены живых организмов.

Испытания генных терапий на других видах показывали удивительные результаты в плане продления жизни. Вот чего мы достигли на других видах:

Дрожжи.

В 2008 году исследователи выключили два гена RAS2 и SCH9, которые ускоряют старение и увеличивают шансы онкологии у человека. Они внедрили модификации этих генов в популяцию дрожжей. 

Мы добились десятикратного продления жизни. Это лучший результат, когда либо достигнутый на любых организмах.

- Вальтер Лонго, руководитель исследования, Южнокалифорнийский университет.

Черви

В 1993 году биологи выключили один ген и удвоили продолжительность жизни червей. Ген называется DAF-2 и контролирует рецептор инсулиноподобного фактора роста. У людей он тоже  есть. Выключение одного этого гена удвоило продолжительность жизни червей.

В 2013 году другой научный коллектив пошел дальше. Вдобавок к подавлению DAF-2 они заблокировали RSKS-1, который контролирует сигнальные пути нутриентов. Они рассчитывали на 130-процентное увеличение продолжительности жизни, но были шокированы: черви прожили впятеро дольше.

Две мутации создают петлю положительной обратной связи в определенных тканях, что продляет жизнь. Продолжительность жизни этих червей эквивалентна жизни человека в 400-500 лет.

- Доктор Панкай Капахи, руководитель исследования.

Мыши

В 2008 году ученые генетически модифицировали мышей, чтобы они производили больше теломеразы, которая защищает ДНК. Мыши прожили на 50% дольше, а также дольше оставались молодыми и здоровыми.

В 1998 году была создана мышь-карлик путем отключения гена рецептора гормона роста. Ему дали обозначение GHR-KO 11C. 

В результате мышь получилась меньше среднего, а так же показала пониженный уровень инсулина и сахара. Она не дожила всего месяц до своего пятого дня рождения. Это более, чем вдвое превышает среднюю продолжительность жизни для таких мышей (2,25 года).

Лекарства для восстановления

Генные терапии - это пока еще область экспериментов и они рискованны. Их очень трудно обратить. В результате, фармацевтические вмешательства для продления жизни продвигаются дальше, когда дело доходит до тестирования на людях.

Устранение сенесцентных клеток

В 2016 году исследователи из Клиники Майо обнаружили, что систематическое удаление сенесцентных клеток два раза в неделю препаратом AP20187 продляет жизнь мышей на 25 процентов. Это также отодвигает на более поздний срок проявление таких болезней как катаракта, ухудшение работы сердца и почек, а также появление опухолей.

После публикации исследования была создана компания Unity Biotechnology чтобы применить такой же подход к людям.

Если мы сможем принести эти открытия в медицину, наши дети вырастут в совершенно другом мире.

Натаниэль Дэвид, глава Unity в интервью журналу Fortune

Восстановление ДНК

Вещество NAD+ может быть найдено в каждой клетке наших тел. Но его количество снижается с возрастом. Считается, что он играет роль в защите ДНК от повреждений.

В 2017 году международная команда ученых, возглавляемая Дэвидом Синклером, выяснила, что после одной недели лечения веществом NMN, которое превращается в NAD+ в организме, клетки старых мышей вернулись в молодое состояние.

Клетки старых мышей были неотличимы от клеток молодых всего после одной недели лечения. Это наиболее близкий к выпуску препарат для борьбы со старением. Если испытания пройдут хорошо, он появится на рынке через 3-5 лет.

- Дэвид Синклер, Центр биологии старения имени Пола Гленна, Гарвардская медицинская школа.

Испытания NMN на безопасность вскоре начались и были опубликованы в 2020 году. Пока по всему выходит, что препарат безопасен.

Омоложение

Открытие Шиньи Яманаки, позволяющее вернуть клетки в молодое состояние взволновало исследователей старения.

Однако, первоначальные тесты заканчивались катастрофически. Когда мышам давали большие дозы факторов Яманаки, их клетки начинали очень быстро разрастаться, у них появлялись опухоли. Все мыши умерли за один день.

Но в 2016 году Хуан Карлос Исписуа Бельмонте, профессор лаборатории экспрессии генов в Институте Солка нашел способ избежать этого. Применением пониженных периодических доз факторов Яманаки клетки можно перевести в молодое состояние без того, чтобы они превращались обратно в стволовые клетки и забывали свою функцию.

В 2020 году команда из Стэнфорда обнаружила, что низкие дозы факторов Яманаки можно ввести в хрящи, взятые сустава с артритом. Это омолодило их и облегчило воспаление

Члены этой стэнфордской команды основали Turn Biotechnologies, чтобы коммерциализировать терапии для остеоартрита и других заболеваний.

Испытания на людях

Некоторые из этих терапий потребуют годов клинических испытаний на безопасность и эффективность, прежде чем их одобрят для широкого использования. Однако, существуют лекарства, одобренные для других целей, которые показывают многообещающие результаты в борьбе со старением.

В 2019 году исследователи создали коктейль из трех существующих препаратов: лития, траметиниба и рапамицина. Каждый из этих препаратов по отдельности продлевал жизнь плодовых мушек примерно на 11%. Мушки, принявшие комбинацию из трех препаратов, прожили на 48% дольше.

В том же году другая группа ученых сообщила об успехе в испытании другого коктейля лекарств. Но уже на людях.

Исследователи комбинировали человеческий гормон роста rHGH, стероид DHEA и препарат от диабета метформин.

Ученые давали этот коктейль подопытным более одного года, периодически измеряя их биологические часы. В первые 9 месяцев подопытные молодели на 1,6 года в год. Скорость омоложения возросла до 6,5 лет в год в последние 3 месяца испытаний.

К концу испытаний подопытные были на 1,5 года моложе, чем в начале эксперимента. Они скинули по 2,5 года!

Я ожидал увидеть замедление "хода" биологических часов, но не их обращение вспять. Это просто фантастика!

- Генетик Стивен Хорват, автор эксперимента.

Мы можем считать этот коктейль препаратов эликсиром молодости первого поколения. Дальше технологии будут лишь улучшаться.

БУДУЩИЕ СТРАТЕГИИ

Семь грехов старения известны. И у нас уже есть стратегии для восстановления этих семи типов повреждений.

Когда мы научимся избавляться ото всех этих видов повреждений даже долгожители смогут вернуться в свое тело, каким оно было в 25 лет.

Стратегии восстановления ближайшего времени

Многие из этих стратегий уже были опробованы на мышах. Повторение их на людях - лишь вопрос времени

1. Внутриклеточный мусор: ограничение калорийности питания, энзимы, генная терапия, лазеры

2. Внеклеточный мусор: фагоцитоз, иммунотерапия

3. Недостаток клеток: физическая нагрузка, факторы роста, стволовые клетки

4. Избыток клеток: голодание, иммунотерапия, гены самоубийства, Sirtuin 1

5. Мутации ядерной ДНК: теломераза, генная терапия, NAD+

6. Мутации митохондриальной ДНК: бэкап мДНК в ядре

7. Протеиновые спайки: алагебриум

 Наши иммунные клетки очень похожи на амеб. Они рыщут по всему телу, разыскивая инородные частицы и поедают их. С помощью вакцин мы можем натренировать наши клетки искать и поедать межклеточный мусор или убивать сенесцентные клетки.

Наномедицина

Наномедицина находится на пересечении медицины и нанотехнологий.

В основе работы наших тел лежат молекулярные наномашины. В сущности, наша внутренняя биология - это продвинутая нанотехнология, которая совершенствовалась миллиарды лет.

Чинить наши тела скальпелем - все равно, что чинить компьютерный чип гаечным ключом. Масштаб слишком разный.

Ключом к прорывам в медицине может стать наше умение манипулировать материей на микро- и наномасштабах. Мы уже можем создать компьютер, отдельные части которого всего десятки атомов в поперечнике.

Проглотить хирурга

Управляемые наноботы могут быть использованы для точной доставки лекарств или выполнения микрохирургических операций.

Мой друг Альберт Гиббс предложил интересный вариант использования микромашин. Он сказал, что хоть это и неизведанная область, было бы интересно, если бы ты смог проглотить хирурга.

Вы помещаете маханического хирурга в кровеносный сосуд, он путешествует до сердца и осматривается там. Он выясняет, какой из клапанов работает плохо, достает маленький нож и надрезает его. Другие маленькие машины могут постоянно находиться в нашем теле, чтобы помогать работе неправильно функционирующих органов.

- Ричард Фейнман, Plenty of Room at the Bottom, 1959 г.

Когда мы сможем манипулировать материй на наномасштабе, не будет таких повреждений, которые мы бы не смогли восстановить. 

Цифровое бессмертие

Даже если мы вылечим старение, люди все равно продолжат умирать от травм и несчастных случаев.

Институт информации страхования подсчитал, что в США в 2018 году ежегодный шанс для человека умереть от травмы составлял 1 на 1334

Вероятность прожить, не умерев от травм:

1 год - 99,925%

10 лет - 99,253%

100 лет - 92,78%

1000 лет - 47,254%

10000 лет - 0,0555%

Даже если мы достигнем биологического бессмертия, все равно останется риск травм и несчастных случаев. Только один человек из 1800 в среднем доживет до своего десятитысячного дня рождения

Как все мы знаем из личного опыта, если мы не бэкапим важные файлы, мы напрашиваемся на неприятности.

Но как насчет забэкапить наш мозг?

До тех пор, пока существует цифровая копия вашего мозга, вы можете пережить любые инциденты. Нанотехнологии помогут восстановить вас даже после полного разрушения тела и мозга.

Смерть - это потеря информации

Многовековая проблема бессмертия свелась к довольно прямолинейной проблеме хранения данных. 

У нас уже есть технология для автоматического сканирования и оцифровывания мозга. Она была создана профессором молекулярной и клеточной биологии Джеффом Лихтманом, который проводит исследования в Гарвардском центре изучения мозга. Ему помогал его студент Кеннет Хэйворт, который позже основал Фонд сохранения мозга.

С тех пор технология вышла на рынок. В 2020 году коллаборация ученых из Исследовательского центра Janelia и из команды Гугла по исследованию коннектома использовала эту технологию для оцифровки мозга плодовой мушки. Ее можно скачать: http://www.flycircuit.tw/ и http://www.fruitflybrain.org/#/

Искусственный интеллект Гугл и алгоритмы обработки изображений были применены для реверс-инжениринга из сканов, полученных с помощью электронного микроскопа. Получилась диаграмма, состоящая из 25000 клеток мозга и 3 миллионов нервных соединений.

В этой работе мы воплотили мечту ученых, который более ста лет. По крайней мере для центрального мозга одного животного со сложным поведением у нас есть полная карта всех типов клеток, всех нейронов и их соединений.

- A Connectome of the Adult Drosophila Central Brain 2020 г.

Эта карта занимает всего лишь 26 мегабайт. Но подсчитано, что подобная карта мозга человека займет уже 20 петабай - в миллиард раз больше или примерно 1000 самых больших жестких дисков из доступных сегодня.

В сегодняшних ценах только на одни диски придется потратить 300000$. Но стоимость хранения данных падает в 1000 раз каждые 15 лет. Если тренд сохранится, то к 2035 году бэкап вашего мозга обойдется вам в 300 баксов.

СКОРОСТЬ УБЕГАНИЯ ОТ СТАРЕНИЯ

В 1900 году ожидаемая продолжительность жизни в США составляла 47 лет. К 2000 году она возрасла до 75 лет - на 28 лет за век.

Как долго будет продолжаться тренд?

Другими словами, каждый год в течение 20 столетия ожидаемая продолжительность жизни увеличивалась на 3 месяца.

Если технологии будущего позволят ожидаемой продолжительности жизни увеличиваться более, чем на 12 месяцев за год, мы достигнем технологического бессмертия.

Прожить достаточно долго, чтобы жить вечно

Рэй Курцвейл, автор Fantastic Voyage: Live Long Enough to Live Forever объясняет свое видение будущего.

Обри ди Грей создал концепцию скорости убегания от старения.

У нас нет технологии бессмертия прямо сейчас. Однако, вы можете быть достаточно молоды, чтобы дожить до момента в будущем, когда она появится. До этого момента появятся технологии омоложения, которые дадут вам дополнительное время, чтобы дождаться технологического бессмертия.

Я думаю, что первому человеку, который доживет до 1000 лет, сейчас уже 60.

Обри ди Грей, 2004 г.

Сколько вам было в 2004? Если меньше 60, то если де Грей прав, у вас есть шансы отпраздновать свое тысячелетие.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В каждой культуре было название для него: амрита, сома, амброзия, ихор, древо жизни, эликсир молодости, философский камень, фонтан молодости.

Лукас Кранах, "Источник молодости".

Все они олицетворяют одну мечту: избежать старения и смерти.

Современная медицина на пороге открытия настоящего фонтана молодости.

Мы научились продлять жизнь организмов десятикратно; мы омолодили людей на пару лет с помощью препаратов; мы возвращали клетки в молодое состояние; мы разрабатываем технологии, которые однажды дадут нам цифровое бессмертие.

Сможем ли мы?

В 2005 году МИТ дал задачу молекулярным биологам найти изъяны в идее Обри ди Грея о стратегии достижения пренебрежимого старения. Они предложили приз в 20000 долларов за лучший аргумент

Решение судей гласило, что ничьи аргументы не соответствовали критериям и не смогли опровергнуть ди Грея.

С 2005 года мы научились создавать стволовые клетки, печатать органы и модифицировать гены по желанию

Слова Фейнмана так же правдивы сейчас, как когда он их впервые признес: "В биологии не открыто ничего, что бы указывало на неизбежность смерти".

Это подтверждается открытием бессмертных видов - они показывают, что возрастные повреждения можно восстановить. Мы знаем, что это можно сделать. Понять как именно - только вопрос времени.

Стоит ли нам?

Менее ясный вопрос не можем ли мы это сделать, а стоит ли нам это делать.

Некоторые говорят, что оперировать подобными силами - это против природы, что это игра в бога, что это приведет к катастрофе вроде перенаселения и дефицита ресурсов.

Продление жизни неестественно

С такой точки зрения любая технология - от книг и кондицеанеров до мыла - неестественна. Преодолевать наши природные ограничения заложено в самой нашей природе.

Зачем останавливаться на этом, если старение вызывает страдания, болезни и смерть?

Перенаселение

Римский философ Луркеций утверждал две тысячи лет назад, что смерть - это хорошо, она освобождает место грядущим поколениям.

Up, with good grace! make room for sons: thou must.”

Justly, I fancy, would she reason thus,

Justly inveigh and gird: since ever the old

Outcrowded by the new gives way, and ever

The one thing from the others is repaired.

Titus Lucretius Carus in “On the Nature of Things” (circa 60 B.C.)

Но утверждения, что избавление от смерти неизбежно приведет к перенаселению, нехватке места, ресурсов и разрушению окружающей среды, не учитывают новые возможности, которые дают технологии.

Вот пример из истории:

Представим, что вы ученый 200 лет назад, который понял, как значительно снизить смертность младенцев с помощью гигиены. Вы толкаете речь по этому поводу, и кто-то на заднем реду встает и говорит: "Погодите-ка, если мы так сделаем, то начнется перенаселение". Вы отвечаете: "Нет, все будет в порядке, потому что все мы будет носить эти дурацкие резиновые штуки во время секса". Вас бы никто не воспринял всерьез. Но так и случилось. Барьерная контрацепция была широко принята как раз тогда, когда младенческая смертность начала снижаться.

- Обри ди Грей в интервью журналу Fortune, 2004 г.

Технологические решения

Технологии, дающие наномедицину и цифровое бессмертие - это те жесамые технологии, что позволят решить проблему перенаселения, нехватки места и истощения ресурсов - одновременно с тем, что позволят населению вырасти в миллион раз.

Наш нынешний подход к выращиванию еды крайне неэффективен. Чтобы прокормить одного человека, нам нужно полгектара земли. Те же полгектара получают в среднем 663 киловатта энергии от Солнца. Если бы мы использовали эту энергию для прямого синтеза еды с помощью нанотехнологий, мы бы прокормили 6853 человека!

Технология синтеза еды позволит людям значительно уменьшить воздействие на окружающую среду и в то же время поддерживать гораздо большее население.

Как насчет нехватки места?

Человечество, как выясняется, занимает немного места. Все мы поместились бы в куб со стороной в милю, а таких кубов поместилась бы 1000 в один только Большой Каньон.

Единственная причина, по которой мы стоим перед проблемой перенаселения и нехватки ресурсов - это неэффективность производства еды с точки зрения использования места и энергии.

Технологии будущего, такие как загрузка сознания не только дадут каждому человеку неограниченное пространство в виртуальной реальности, но и позволят людям жить где угодно. Например на Луне.

Будущие поколения бессмертных людей могли бы жить на Луне

Луна получает 13000 тераватт энергии от солнца. Человеческий мозг потребляет 20. Значит этой энергии хватит, чтобы обеспечить 650 триллионов человек - в 83 тысячи раз больше, чем сейчас на Земле.

Мы могли бы покинуть Землю и позволить природе восстановиться.

Сделаем ли мы это?

Есть убедительные причины попробовать. И у этого есть огромные плюсы.

Мы работаем над этим

Многие организации активно работают. Вот только некоторые из них: SENS research foundation, Calico, Human Longevity, Paul F. Glenn Center for Biology of Aging Research, Molecular Biology Institute, American Academy of Anti-Aging Medicine, BioViva, Turn Biotechnologies, Unity Biotechnology, The Methuselah Foundation, Age X.

Должны ли мы?

Возможно, вопрос звучит не "можем ли мы?" или "стоит ли нам?", но "должны ли мы?"

Посмотрите это видео и спросите себя: стоит ли убить дракона?

Каждый день 100000 человек умирает от возрастных заболеваний. Есть ли у нас моральное право попытаться предотвратить все эти смерти?

МЫ СДЕЛАЕМ ЭТО!

Какой старик не мечтал снова стать молодым? Какой больной не мечтал стать здоровым? Когда такое было, чтобы люди не пытались сделать то, что кажется им возможным?

Существует огромный запрос на омоложение и продление жизни. Возможно, не все этим воспользуются, но по крайней мере некоторые. Возможность провести на этой планете больше 120 лет станет доступна.

И если вы сможете прожить достаточно долго, вы сможете жить вечно или, по крайней мере, столько, сколько захотите.

Живи вечно или умри пытаясь. Часть 1.

Давно уже я собирался запилить общий пост про биологическое бессмертие, технологии омоложения и вот это все - прежде всего, чтобы самому для себя все это немного структурировать. Да все руки не доходили. И так и не дошли в общем-то, но зато вчера вышла статья, в которой чувак сделал примерно то, что хотел я, описал вкратце состояние индустрии на 2020 год, и я решил ее перевести. Сама статья написана довольно простым языком, но зато в ней просто море ссылок прямо по ходу текста, так что, если хотите углубиться - только в путь. Постарался перенести все, как было в оригинале; где можно, заменил ссылки на русскоязычные варианты. Да еще название позвучнее выбрал. И тэг такой же сделал, все следующие посты по теме буду под ним пилить.

МОЖНО ЛИ ВЫЛЕЧИТЬ СТАРЕНИЕ?

Люди издавна мечтали о вечной молодости. Теперь, с современной наукой, мы на пороге излечения старения и достижения биологического бессмертия. 

Пирамиды строились, чтобы даровать вечную жизнь похороненным фараонам. Первый император Китая, Цинь Шихуанди, отправил тысячу человек на кораблях за эликсиром молодости - никто не вернулся. Эти примеры показывают, как далеко готовы зайти люди, чтобы избежать судьбы.

Человек вглядывается в собственную смертность. "Глаз" М. Эшера, 1946 г.

Наше старейшее литературное произведение, Эпос о Гильгамеше, имеет возраст 4100 лет. Эпос рассказывает о короле, ищущем бессмертия. Он находит растение, дарующее омоложение, но его крадет змей.

3500-летняя Ригведа описывает  напиток богов Амирату. Он наделяет испивших его знаниями и бессмертием. Демон Раху пытается его украсть, но у него не получается.

В Книге Бытия, написанной 2600 лет назад, змей обманом заставляет Адама и Еву отведать плод Древа познания добра и зла. За это Бог изгоняет людей из рая, и они больше не могут есть от древа жизни, дарующего бессмертие.

Даже наука рассказывает историю утраченного бессмертия.

"Древо жизни". Эрнст Геккель, Эволюция человека, 1879 г.

Наши давние эволюционные предки были одноклеточными организмами. Эти клетки не старели, они были бессмертными. Но с появлением полового размножения, бессмертие перестало быть необходимостью для продолжения рода, и индивидуальное бессмертие было утрачено.

Люди давно мечтали о возвращении в это бессмертное состояние. Мечтали вкусить пищи богов и искупаться в фонтане молодости.

Но достижима ли эта мечта?

Вечная молодость посредством волшебства может остаться мечтой навечно, но как насчет вечной молодости посредством магии технологий?

Религия говорит о преодолении смерти, но не отвечает ясно, как это достигается. Мы же находим это преодоление в реальном физическом мире. Находим его в технологиях. Если вы правильно сконфигурируете материю и энергию, начнет твориться магия. 

- Рэй Курцвел

Существуют ли медицинские процедуры или препараты, которые могут обратить старение вспять? Возможна ли технически вечная жизнь?

Если подобные процедуры могут быть разработаны и станут доступны при нашей жизни, тогда вы УЖЕ можете считать себя бессмертными. Ибо с такими процедурами вы сможете пребывать в этом мире неограниченно долго.

Мы сейчас намного ближе к получению такого лечения, чем думает большинство. Препараты, обращающие старение, проходили и прямо сейчас проходят клинические испытания на людях.

МАКСИМАЛЬНАЯ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ЖИЗНИ

Почему никто не дожил до собственного двухсотлетия?

Даже если человеку повезло не травмироваться и не болеть, его организм все равно сдается на отметке около 120 лет максимум.

Похоже, будто мы, как смартфоны, созданы с запланированным устареванием. Неважно, как бережно ты относился к своему телу, жнец придет за каждым.

Но есть причины для надежды. Во-первых, нет никаких законов, биологических, химических или физических, обязывающих живое существо в конце концов умереть.

До сих пор в биологии не найдено ничего, указывающего на неизбежность смерти. Это наводит меня на мысль, что она вовсе не неизбежна, и что это лишь вопрос времени, пока биологи не откроют причины, и эта наша всеобщая ужасная болезнь и наша временность не будут излечены.

- Ричард Фейнман.

Старение как болезнь

Есть одно заболевание, которому подвержены 100% населения. Хуже того - она абсолютно смертельна. Эта болезнь называется старостью. Старение обычно не считается заболеванием. Но оно таковым является по определению. As ageing certainly causes dis-ease (не смог в игру слов).

Немногие бы выбрали бессмертие, если бы оно означало бесконечно нарастающую немощь.

Старение влияет на иммунную систему, увеличивает время выздоровления, снижает мышечную массу, притупляет чувства, уменьшает энергию.

Я набрал пригоршню пыли и попросил себе столько же дней рождения, сколько пылинок в этой горсти. Я лишь забыл сказать, что это должны быть годы молодости.

- Овидий, Метаморфозы

Мы не сможем остановить ход времени, но возможно, наши тела вовсе не обязаны становиться все более хрупкими с его течением.

Тело как машина

Медицина и анатомия относятся к человеческому телу как к механизму - очень сложному, но тем не менее механизму.

Ота точка зрения возникла в 17 веке.

Я хочу, чтобы вы считали, что эти функции (включая страсть, память и воображение) возникают из устройства органов механизма точно так же естественно, как движение часов и других автоматов возникает из устройства их противовесов и шестеренок.

- Рене Декарт, Трактат о человеке, 1633 г.

Что есть сердце, как не пружина; что есть нервы, как не множество нитей; что есть суставы, как не шестерни, приводящие в движение все тело, как было задумано создателем?

- Томас Гоббс, Левиафан, 1651 г.

Каждая часть тела выполняет собственную функцию. Сердце - насос, нервы - провода, жир - топливный бак, легкие - воздухозаборники, почки - выхлопная система, мышци - моторы, мозг - компьютер.

Старение как износ

Почему в восьмидесятилетних меньше жизни, чем в двадцатилетних? 

Автомобилю необязательно попадать в сильную аварию, чтобы перестать ездить. Он может перестать ездить без должного обслуживания и ремонта.

Таким образом, автомобиль "умирает" из-за накопления множественных мелких повреждений, которые мы называем износом. Шины стираются, в масле появляются примеси, шестеренки стираются, фильтры забиваются.

Автомобиль, который не обслуживают и не ремонтируют, неизбежно ломается.

По отдельности ни одна из этих поломок не является смертельной, но они могут привести к смерти от тысячи порезов. Так же и со старением. Как у клеточных машин, у наших тел есть две части: собственно клетки и то, что между ними. Соответственно и повреждения появляются либо в клетках, либо между ними.

Между 1955 и 1982 годами наука прошла путь от почти полного непонимания механизмов старения до того, что сейчас считается полной картиной. С 1982 года не было открыто других видов повреждения, вызывающих старение.

Возрастные повреждения разделяются на семь категорий. Исследователь старения Обри ди Грей назвал их

Семь смертных грехов старения. Можно ли их излечить? Источник: фонд SENS.

Семь типов повреждения ответственны за все эффекты старения:

1. Внутриклеточный мусор. У каждой клетки есть собственный "живот" - лизосома. Лизосомы перерабатывают вредные или бесполезные для клетки молекулы. Но не каждая молекула может быть идеально переварена лизосомой. Эти лизосомные отходы накапливаются в липофусциновых гранулах. Как грязь в моторном масле они нарушают работу клеток, вызывая такие недуги, как макулодистрофия и болезнь Паркинсона.

2. Внеклеточный мусор. Отходы могут также накапливаться в межклеточном пространстве. Например атероматозный налет на стенках артерий, вызываюищй атеросклероз и связанные болезни сосудов и сердца. Точно так же, невритидные бляшки, накапливающиеся вокруг клеток мозга, играют роль в возникновении болезни Альцгеймера.

3. Недостаток клеток. После примерно 50 циклов деления человеческие клетки становятся сенесцентными и перестают делиться. Это приводит к множеству нарушений. Сердце слабеет т. к. клетки сердечной мышцы не замещаются достаточно быстро. Такие органы, как почки и печень теряют эффективность. Потеря бета-клеток поджелудочной железы приводит к диабету. Потеря клеток, производящих пигмент, вызывает седину.

4. Избыток клеток. Сенесцентные клетки часто становятся дисфункциональными. Они не только ничего не делают, но становятся балластом. Они потребляют ресурсы, которые могли бы быть использованы здоровыми клетками. Из-за этих лодырей органы и ткани работают в суб-оптимальном режиме. Они также выделают вредные белки, которые могут вызвать рак в окружающих клетках.

5. Мутации хромосомной ДНК. Мутации ядерной ДНК могут вызвать нарушения в работе клеток. Самые серьезные нарушения возникают тогда, когда мутации происходят в генах, являющихся супрессорами опухолей. В результате бесконтрольного деления клеток возникают опухоли.

6. Мутация митохондриальной ДНК. Митохондрии - это энергетические станции клетки. Они производят АТФ, а также тепло. Мутации митохондриальной ДНК влияют на способность клеток функционировать и снижают эффективность обмена веществ. Мембраны митохондрий начинают "протекать" и как и с течью в топливной системе, меньше топлива попадает в двигатель.

7. Белковые спайки. Они удерживают наши клетки вместе. Без них вы бы быстро стали кучкой слизи. Эти спайки состоят из коллагена и эластина. Со временем к этим белкам присоединяются молекулы сахара, заставляя их черстветь. Потеря эластичности приводит к морщинам, жесткости артерий и затвердеванию хрусталика глаза, что вызывает старческую дальнозоркость.

Эти темные точки - накопившиеся отходы (липофусциновые гранулы) в клетках мозга. 

Возможно ли отремонтировать все эти возрастные повреждения?

БЕССМЕРТИЕ В ПРИРОДЕ

Если бессмертие и вечная молодость возможны, почему мы их не наблюдаем? Это пригодилось бы многим видам. Но почему мы тогда не находим деревья возрастом в миллион лет и тысячелетних животных? Почему нет созданий, поддерживающих молодость всю жизнь? Это бы наверняка давало эволюционное преимущество.

Даже деревья живут хоть и очень долго, но не вечно.

На самом деле, биологи нашли виды, которые не слабеют с возрастом, а только становятся больше и сильнее.

Вечная молодость

Некоторые виды испытывают пренебрежимое старение - их состояние не ухудшается с возрастом или ухудшается незначительно. Это морские анемоны, двустворчатые моллюски, омары,  алеутский морской окунь, гренландская акула и голый землекоп.

Омары становятся сильнее с возрастом. Этому огромному омару по имени Король Луи, как считается, 100 лет. Король Луи был отпущен обратно в океан в 2016 году.

Помимо того, что они не выказывают признаков старения, эти создания живут очень долго.

Голые землекопы, не смотря на то, что размером с мышь, живут в 8 раз дольше. В отличие от всех других млекопитающих, у которых с каждым годом жизни увеличивается шанс умереть, у землекопов это не так.

Самый старый моллюск был возрастом 507 лет, а самая старая гренландская акула - 512.

Биологическое бессмертие

Пренебрежимое старение показывает, что некоторые организмы могут избегать возрастных повреждений, либо исправлять их. Не смотря на это, они в конце концов все равно умирают. Они долгоживущи, но не бессмертны.

Возможно ли, чтобы организм не только оставался молодым, но и жил вечно?

Бессмертные организмы

По-настоящему бессмертное существо жило бы не сотни, а миллионы, даже миллиарды лет.

В 1995 году микробиолог Рауль Кано оживил дрожжи, которые были заперты в янтаре 45 миллионов лет.

Так выглядела земля, когда дрожжи были заперты в смолу дерева.

Эти дрожжи выжили в течение геологических периодов времени. В 2011 году Кано воплотил сволю мечту и приготовил из них пиво.

Ученые прорастили 31800-летние семена и воскресили червей, пролежавших в вечной мерзлоте в Сибири 42000 лет. Бактериальные споры, запертые в кристалл соли на четверть миллиарда лет, были возвращены к жизни.

Без сомнения, выдающиеся результаты. Но ни один из этих организмов не жил по-настоящему в течение этого времени. Они не ели, не дышали и не размножались. Они бездействовали в состоянии покоя, ожидая реактивации.

Бессмертные формы жизни, которые нам нужны, не в каком-то состоянии стазиса, они должны на самом деле жить миллионы лет. У них должен быть метаболизм: еда, пищеварение, дыхание, движение, размножение.

И такие организмы, прожившие миллиарды лет, на Земле есть. Может быть, совсем недалеко от вас.

Бессмертные клетки

Этой амебе от 750 миллионов до 1,5 миллиардов лет.

Это каплеобразное создание было здесь, охотилось и ело каждый день последний миллиард лет. Так оно проводит обычно свой день, пожирая инфузорий

Эта амеба старше рыб и растений. Старше континентов. Она видела расцвет и падение динозавров.

Мы знаем, что она древняя, поскольку ее кузины оставили после себя окаменелости.

Раковинные амебы делают раковины. Слева раковина амебы извлеченная из отложений в Большом Каньоне возрастом 742 миллиона лет. Справа - современный вид.

Как это существо прожило так долго? Все дело в способе размножения. Амебы размножаются делением пополам. Какая из них оригинал? Обе сделаны из атомов оригинала. Обе одинаково жизнеспособны. Ни одна не является ни материнской, ни дочерней.

Вы можете начать с любой живущей амебы и проследить ее историю назад сквозь эоны лет. В конце концов этот путь приведет вас к организму, уже слишком сильно отличающемуся от амебы, чтобы таковым называться - возможно около 1,5 миллиардов лет назад, когда протисты доминировали на Земле.

Все живущие амебы - это первые амебы, все они одинаково древние.

That First Amoeba, weirdly clever,

Exists today and shall forever,

Because he reproduced by fission;

He split himself, and each division

And subdivision deemed it fitting

To keep on splitting, splitting, splitting;

So, whatsoe’er their billions be,

All, all amoebas still are he.

- Артур Гитерман, Ода амебе, 1922 г.

Люди часто считают себя венцом эволции. Но геном амебы в сотни раз больше нашего. У амебы было очень много времени, чтобы узнать секреты выживания в меняющихся земных условиях за последний миллиард лет. Один из таких секретов - это секрет бессмертия и вечной молодости.

У нас есть общий предок с амебой. Амебы - наши дальние родственники. Вероятно, мы унаследовали в себе некоторые гены, необходимые для вечной жизни. Гены для очистки клеточного мусора и омоложения старых клеток. Вероятно, есть способ реактивировать эти гены.

Но тело амебы, в отличие от нашего, это всего лишь одна клетка. Ему не приходится иметь дело с межклеточным мусором. А есть ли бессмертные многоклеточные организмы? Какие-нибудь растения и животные?

Бессмертные животные

Лернейская гидра - создание из древнегреческих и древнеримских мифов. Она охраняла вход в загробный мир. У гидры было множество змееподобных голов, она жила в воде и могла регенерировать: на месте каждой отрубленной головы вырастало две новых.

Геракл и Иолай убивают Гидру, горшок 510 года до н. э.

Лернейская гидра - миф, но есть и настоящая. Впервые она была описана "отцом микробиологии" Левенгуком в 1702 году. Как гидра из мифов, эта гидра живет в воде и имеет множество змееподобных придатков.

В микромире настоящая гидра точно так же опасна, как мифическая. Ее щупальца парализуют при касании. Когда она питается, она разрывает  собственную "кожу", чтобы открыть рот. Она может поглощать добычу размером больше себя.

В 1744 году Абраам Трамбле открыл способности гидры к регенерации. Если гидре отрезать конечность, то не только отрастет сама конечность на гидре, но отрезанная конечность отрастит себе целую гидру.

В 1971 году довели этот эксперимент до предела. Они обнаружили, что гидру можно разрезать на сотни кусков, и если в куске есть хотя бы пара сотен клеток, то из него вырастет новая гидра.

В 1998 году исследователи пришли к выводу, что гидра скорее всего бессмертна.

Результаты не выявили признаков старения у гидры: смертность остается экстремально низкой, темп размножения не снижается. Похоже, что гидры на самом деле избежали старения и потенциально бессмертны

- Биолог Даниель Мартинез об изучении гидры, 1998 г.

Как и амеба, гидра размножается делением. Жизнеспособность отпочковавшихся особей такая же, как у оригинала. Это предполагает, что гидра, как и амеба, бессмертна.

Гидра полагается на свои способности к регенерации для размножения. Она отделяет от себя почку, из которой потом вырастает целая гидра - она клонирует себя.

Но в отличие от амеб, гидры - животные. Хоть и маленькие, они состоят из десятков тысяч клеток и могут вырастать до нескольких сантиметров - достаточно, чтобы увидеть невооруженным глазом. Их ближайшие родственники - морские анемоны и медузы.

Своей регенерацией гидры обязаны тому факту, что они наполнены стволовыми клетками. Некоторые даже описывают гидру как состоящую только из стволовых клеток.

Но все-таки гидры крошечные. Могут ли большие организмы обладать бессмертием?

Бессмертные растения

Самый большой живой организм - это вовсе не синий кит, не секвойя, но нечто гораздо большее. Он занимает площадь 43 гектара и весит 6600 тонн - в 1000 раз тяжелее слона и втрое тяжелее самой большой секвойи.

Вдобавок к рекордным размерам это еще и один из старейших организмов. Ему 80000 лет. Считается, что он бессмертен.

Этот организм - растение, обширная взаимосвязанная корневая система, проявляющаяся на поверхности в виде тополиной рощи.

Тополь - самое распространенное дерево в Северной Америке. Они растут от Канады до Мексики.

То, что мы воспринимаем как отдельно стоящие тополя, является скорее ветвями одного дерева. Эти ветви прорастают из земли и могут появляться в десятках метров - там, куда распространились корневые отпрыски.

Самая большая система тополей называется Пандо, она находится в Юте. Исследование генома показало, что все корни принадлежат одному организму.

 Пандо 80000 лет - в 20 раз больше, чем пирамидам. Когда он начал расти, на Земле было всего около 10000 особей человека.

Бессмертие гидры и тополя дает нам понять, что не обязательно быть одноклеточным или маленьким, чтобы быть бессмертным.

Требуется лишь механизм обновления.

Бессмертные виды

Если мы задумаемся, то поймем, что все виды бессмертны.

Все виды имеют механизмы омоложения. Некоторые омолаживаются постоянно: амеба, гидра и тополь.

Другие, как бессмертная медуза, омолаживаются периодически, возвращаясь из взрослого состояния назад в молодое.

Бессмертная медуза может возвращать себя из взрослой стадии в более ранее состояние. С помощью этого омоложения она может жить вечно.

Другие виды омолаживаются во время полового размножения, когда две взрослые родительские клетки соединяются и формируют новую клетку, которая возвращается в молодое состояние. Каким-то образом, этот процесс сбрасывает таймер клетки и позволяет ей делиться на протяжение еще одной человеческой жизни. В этом смысле каждая человеческая клетка принадлежит длинной, неразрывной цепи делений клеток человека. Эта цепь тянется на миллионы лет назад.

И хоть по отдельности все люди смертны, человечество - бессмертно.

Это важная подсказка. Внутри нас есть механизмы, переводящие клетки обратно в молодое состояние. Эти клетки нашли способ избавляться от мусора, восстанавливать ДНК и продолжать деление.

Если бы мы могли понять механизмы этого "сброса", мы могли бы включить их и в клетках, из которых мы состоим.

В 2006 году исследователь Синья Яманака открыл как это сделать. Он выявил четыре протеина, известных как факторы транскрипции, которые при введении в клетку могут вернуть ее в молодое состояние. Используя четыре этих фактора, - которые теперь называются факторами Яманаки, - он смог превращать любую клетку в плюрипотентную стволовую клетку.

Стволовые клетки - предки всех клеток человеческого тела.

В этом состоянии клетки находятся до того, как начинают дифференцироваться в клетки разных типов: кожи, мышц, печени, мозга и т. д. Стволовые клетки похожи на клетки человеческого эмбриона, до того, как они дифференцировались в различные органы и ткани.

В 2012 году Яманака получил Нобелевскую премию по медецине "за открытие, что взрослые клетки могут быть перепрограммированы в плюрипотентные".

Стволовые клетки - это основа развивающейся области регенеративной медицины.

Ученые смоделировали путешествие во времени при помощи квантового компьютера