Перейти к контенту →

Здоровье по Дарвину. Почему мы болеем и как это связано с эволюцией. Джереми Тейлор. Краткое содержание

Автор книги “Здоровье по Дарвину” Джереми Тейлор знает, что человек — венец эволюции, однако природа создала нас путем множества компромиссов и поправок. В наше время человечество живет дольше, а болеет тяжелее. Мы победили оспу и корь — почему же рак неизлечим? Почему так коварна болезнь Альцгеймера? Почему, став прямоходящими существами, мы оказались обречены на постоянные боли в спине? На эти и другие вопросы помогает ответить эволюционная медицина: ее находки не только удовлетворяют любопытство любителей биологии, но и способны указать пути лечения множества болезней.

Парадоксы эволюции: почему мы болеем

Человек — венец эволюции, однако природа создала нас путем множества компромиссов и поправок. В наше время человечество живет дольше, а болеет тяжелее. Мы победили оспу и корь — почему же рак неизлечим? Почему так коварна болезнь Альцгеймера? Почему, став прямоходящими существами, мы оказались обречены на постоянные боли в спине? На эти и другие вопросы помогает ответить эволюционная медицина: ее находки не только удовлетворяют любопытство любителей биологии, но и способны указать пути лечения множества болезней. Предлагаем интереснейший синопсис по проблемам нашего организма, которые напрямую связаны с эволюцией.

Из саммари вы узнаете:

  • Как связаны болезни спины с изобретением обуви;
  • Почему беременность — это «война» организмов;
  • Что делает рак непобедимым;
  • Как гигиена привела нас к аллергиям и аутическому расстройству.

Об авторе

Джереми Тейлор — бывший главный продюсер BBC, автор научно-популярных фильмов для Discovery Channel, ныне возглавляет компанию, которая занимается креативными проектами в медиа. В 2009 году вышла его первая книга «Не шимпанзе. В поисках гена, который делает нас людьми».

Такие несовершенные тела

Мы живем в самое безопасное время за всю историю человечества: никогда еще продолжительность жизни не была столь долгой, никогда медицина не приходила на помощь больным так быстро и эффективно. В то же время люди страдают от рака,СПИДа и никак не могут победить банальную аллергию. Справившись с жуткими напастями вроде мировых эпидемий, люди продолжают жить в своих несовершенных, слабых и таких уязвимых телах.

Наш организм — продукт эволюции, а у нее свои правила, и самое главное из них: на первом месте размножение, а не здоровье. В ходе развития биологических видов закрепляются те особенности, которые создают наилучшие репродуктивные возможности. А еще эволюция действует методом проб и ошибок, исправляя недочеты и промахи на ходу. В результате наш организм — плод многочисленных анатомических компромиссов, что регулярно доставляет разнообразные проблемы. Мы легко можем задохнуться, потому что, по воле эволюции, горло используется и для дыхания, и для питания. Мы обречены на боли в спине, потому что когда-то спустились с деревьев и стали прямоходящими. А внезапное воспаление такого рудимента, как аппендикс, способно доставить серьезные неприятности, вплоть до летального исхода.

Открытия эволюционной биологии помогают разобраться в этих противоречиях: врачам они позволяют существенно скорректировать привычные методы лечения, а всем остальным — лучше понять свой «противоречивый внутренний мир».

Слишком чистоплотная цивилизация

Мы моем руки перед едой, пьем чистую воду, делаем прививки и принимаем антибиотики в случае болезни. Таковы достижения нашей цивилизации, причем утвердились они в довольно короткие сроки — за последние 100 лет. Плюсы такой осознанности очевидны: люди живут дольше и не умирают по причине собственного гигиенического невежества. Такие серьезные болезни, как корь или полиомиелит, побеждены. Однако на смену им пришли не менее опасные аутоиммунные и аллергические заболевания, и их победный ход тесно связан с нашей чистоплотностью.

Микробы, вирусы, бактерии… Сами эти слова вызывают у нас брезгливость. Между тем количество бактерий только в одном кишечнике превышает общее количество клеток во всем теле. Это называется «микробиота», и это отдельный сложный мир внутри нас: более 80 триллионов микроорганизмов, активно взаимодействуют друг с другом. Именно бактерии защищают своих «хозяев» от множества заболеваний — от диабета до рассеянного склероза.

На страже нашего физического благополучия стоят даже те существа, от которых мы ждали этого меньше всего, — гельминты! Звучит отвратительно, однако, вот несколько фактов. Рассеянный склероз довольно редко встречается в тропиках, но становится все более распространенным при продвижении от экватора на север — и эта закономерность напрямую связана с распространением такого кишечного паразита, как власоглав Trichuris trichiura. Биологи заметили: когда доля инфицированного населения превышает критический порог, уровень заболеваемости рассеянным склерозом снижается. Равным образом такие распространенные и мало ассоциирующиеся с кишечной микрофлорой болезни, как астма и экзема, редки в странах, где уровень инфицированности гельминтами высок. Дети из ГДР, жившие в ужасных коммунальных условиях и посещавшие переполненные детские сады, намного реже страдали астмой и аллергиями, чем дети из ФРГ.

Дело в том, что контактируя с инфекциями с раннего детства, мы тренируем иммунитет. Наши предки времен палеолита были хронически инфицированы различными паразитами. Ничего хорошего в этом, разумеется, не было, однако умирали от этого люди редко. В отсутствии какого-либо лечения организм научился сосуществовать с паразитами. Люди и гельминты заключили «пакт о ненападении», и наша иммунная система постепенно к этому привыкла. Антибиотики и средства личной гигиены избавили нас от множества неприятных обитателей кишечника, однако без них наш иммунитет «сходит с ума» и начинает бороться с безобидной пыльцой или кошачьей шерстью — такова причина аллергических заболеваний. В то же время организм не успел свыкнуться с такими инфекциями, как холера или оспа: по меркам эволюции они появились сравнительно недавно, примерно 6 тысяч лет назад, когда люди стали скученно жить в городах.

Не будем недооценивать наш кишечник. Кишечная микробиота принимает непосредственное участие в жизни нашего мозга, влияя на его биохимию: например, производит большую часть всего вырабатываемого в организме серотонина (гормона хорошего настроения). Психическое здоровье во многом зависит от кишечника. Например, врачи признают взаимосвязь между аутизмом, нарушением иммунной регуляции и расстройствами желудочно-кишечного тракта. Микробиота аутичных детей значительно менее разнообразна, чем у здоровых детей. На помощь приходит такой парадоксальный способ, как фекальная трансплантация. Больному человеку намеренно заносят недостающие бактерии другого, при этом бактерии донора находятся внутри его фекальной массы, а затем она перемещается в толстый кишечник пациента. Этот способ куда более эффективен в плане восстановления микробиоты кишечника, нежели оральный прием пробиотиков. Врачи также делают робкие попытки терапии с использованием яиц гельминтов — например, в случае пациентов с болезнью Крона или рассеянного склероза. Однако эффективность такого лечения пока невысока: ученые лишь недавно осознали парадоксальную значимость паразитов, и их использование во благо больных требует слишком тонких биологических настроек.

Беременность как поле сражения

С точки зрения эволюции нет более важного занятия, чем размножение. Почему же в таком случае люди отличаются низкой плодовитостью? Почему беременность часто сопровождается опасными для жизни матери осложнениями?

Рождение ребенка — прекрасное, радостное событие. Но не с точки зрения эволюционной биологии! В 1974 году биолог Роберт Триверс предложил научному сообществу теорию «конфликта между родителями и потомством». Согласно Триверсу, генетические программы родителей и плода расходятся самым принципиальным образом. Как ни парадоксально, но тут действует принцип «каждый за себя». Да, плод всегда наследует равное количество генов от обоих родителей. Но вклад родителей в это дело разный, и эволюция это учитывает. Вклад самцов (в виде спермы) невелик, а вот самка должна тратить огромное количество ресурсов, вынашивая, а потом вскармливая потомство. Она не может потратить все силы на одного-единственного детеныша, тогда как в интересах потомка — требовать от матери как можно больше ресурсов. И та, и другая сторона руководствуется одним и тем же могучим инстинктом — выжить, и это порождает конфликт.

Разумеется, он протекает на бессознательном генетическом уровне, но тут природа устроила все удивительно логично. Отцовские гены способны стимулировать чувствительность матки ко всем подряд эмбрионам. Материнские же гены запускают механизм «сортировки» качественных эмбрионов: самка не может позволить себе тратить силы на потомство с генетическими дефектами. Существует гипотеза, что именно отбор эмбрионов стал ключевой причиной менструаций и образования очень узкого окна в менструальном цикле, когда может произойти эффективная имплантация. Кроме того, интенсивное кровотечение, сопровождающее менструацию, «тренирует» матку. В свою очередь, как показали эксперименты на грызунах, сперма вызывает умеренную воспалительную реакцию в половых путях самок и стимулирует иммунную реакцию, повышающую шанс забеременеть. У каждой стороны свои интересы!

В свой черед в дело вступает и плод — и ведет себя очень агрессивно. Как показывает феномен внематочной беременности, эмбрионы могут закрепляться где угодно, включая яичники и даже брюшную полость. Закрепившись же, плод начинает борьбу за ресурсы, в том числе один из самых ценных — глюкозу. Было замечено, что не менее 10% беременных женщин страдают гестационным диабетом, который, однако, спонтанно исчезает после родов. И это неслучайно. Заинтересованная в глюкозе плацента синтезирует такое вещество, как человеческий плацентарный лактоген, который тормозит инсулиновые рецепторы в организме матери. Материнский же организм в ответ наращивает производство инсулина. Когда ему не удается пересилить плаценту, развивается гестационный диабет. Благодаря пониманию таких эволюционных закономерностей, гинекологи могут пересмотреть многие практики лечения и диагнозы беременным женщинам.

Прямохождение как диагноз

Став когда-то прямоходящими, мы освободили руки, стали более сообразительными. А еще обрекли себя на вечные ортопедические страдания, потому что, с точки зрения эволюционной биологии, механизм прямохождения представляет собой нечто очень парадоксальное и не слишком эффективное. Доказательство тому — плоскостопие, вывихи, сколиозы, грыжи, варикозное расширение вен. Даже если вы ведете здоровый образ жизни и следите за осанкой, позвоночник прослужит вам максимум до 40 лет, а дальше начнутся неизбежные проблемы, вызванные обретенным когда-то прямохождением.

Почему же нам так не повезло? Дело в том, что для создания идеального опорно-двигательного аппарата у эволюции совсем не было времени — всего лишь 5 миллионов лет. В нашей стопе 26 костей, что напоминает о когда-то обитавших на деревьях предках-приматах: в те времена все эти кости прекрасно использовались для хватания веток. Мы же, шагая по твердой земле, имеем в награду растяжение связок голеностопного сустава, плоскостопие и бурсит большого пальца стопы («шишку»), причина которого — постоянное отклонение большого пальца от физиологически правильной оси.

Сравним конструкцию нашей стопы с ногами идеального бегуна — страуса. Его лодыжка слита с костями стопы в одну жесткую кость, а длинные и толстые сухожилия отлично способствуют упругой деформации при перемещении на двух ногах. С инженерной точки зрения это великолепная конструкция, недаром она напоминает строение протезов, которые используют для бега современные паралимпийцы. «Проект» страусиной ноги занял у природы 250 миллионов лет — по сравнению с человеческими пятью миллионами, — более чем достаточно для идеального ортопедического решения.

 

Разумеется, ученых остро интересует процесс обретения навыка прямохождения: как именно это случилось? Все помнят картинку из учебника биологии, где за шимпанзе бредет сутулый австралопитек, перед ним плетется человек прямоходящий, а впереди гордо шествует грациозный Homo sapiens. Так вот, по всей видимости, эта процессия не имеет никакого отношения к реальности. Неверно представлять человека как шимпанзе, который постепенно стал балансировать на двух ногах. Скорее дело обстояло иначе: некий ранний вид гоминоидов со сформировавшимся навыком прямохождения был общим предком для нас и для шимпанзе. Затем мы стали развиваться по пути прямохождения, а шимпанзе остались четвероногими. При этом обезьяны обладают и некоторыми способностями к двуногости. Замечено, что орангутанги передвигаются на четырех конечностях по толстым и крепким ветвям, а на тонких ветвях встают на задние конечности и выпрямляют их почти так же, как люди. Сегодня ученые склоняются к мысли, что нашим предкам сначала удавалось совмещать навыки прямохождения и обитание на деревьях, в безопасных лесных условиях. В саванны же они вышли на двух ногах, уже вполне уверенно владея новым навыком прямохождения.

В конце концов, было бы несправедливо чрезмерно критиковать эволюцию за ее ортопедические инновации. Наша опорно-двигательная система не так плоха, как может показаться. Так, S-образная форма нашего позвоночника прекрасно амортизирует ударные нагрузки. Наши мышцы поддаются тренировке и способны стать выносливее. Мы сами не идем навстречу потребностям своего несовершенного организма. Как и во многих других случаях, тут повинен наш образ жизни с его неизбежным комфортом. Человек сослужил плохую службу своему позвоночнику, когда изобрел обувь. Подошвы и супинаторы не позволяют мозгу адекватно оценить ударные нагрузки на позвоночник — в результате ортопедические проблемы в буквальном смысле подкрадываются незаметно. Мы не умеем даже правильно стоять — так, чтобы давление равномерно распределялось на пятку и подушку стопы.

Мораль? Будьте ближе к земле! «Если вы позволите ногам почувствовать землю, они позаботятся о себе сами», —констатирует Джереми Тейлор.

Глаз изнутри: ошибка или триумф эволюции?

Глаз настолько сложно устроен, что сторонники креационизма на его примере убеждают оппонентов в существовании Бога: мол, простым эволюционным перебором вариантов такую восхитительную сложность не создать. Однако биологам удалось построить модель подробного развития глаза — от скопления нескольких светочувствительных клеток до глаза современного человека. Вопрос в другом: сколько попыток нужно было эволюции, чтобы создать такую непростую конструкцию? В природе встречается удивительное многообразие типов зрения (сравните хотя бы зрение человека и кошки). Ответ у биологов есть: проект глаза занял у природы всего 360 тысяч лет — мгновение по меркам эволюции. Древнейшие из найденных останков глаза датируются началом кембрийского периода, а это было 550 миллионов лет назад. За эти миллионы лет эволюция могла создать глаз заново множество раз.

Итак, времени у природы было предостаточно. Почти все типы существующих сегодня органов зрения — от фасеточных глаз насекомых до сложной оптики млекопитающих — возникли именно в период кембрийского взрыва. Считается, что ключевую роль в этом процессе сыграло противостояние хищников и травоядных: и тем, и другим нужно было развивать острое зрение.

В споре с креационистами у биологов тоже имеется «оптический» аргумент, и связан он с тем, что воображаемый Создатель был скверным дизайнером, в противном случае не изобрел бы глаз с вывернутой наизнанку сетчаткой со слепым пятном. Биологи цитируют немецкого ученого Гельмгольца, который однажды заметил: если бы инженер предложил оптическое устройство с такой конструкцией, он, Гельмгольц, прогнал бы его прочь. В самом деле, в «инженерном» отношении человеческий глаз уступает, например, осминожьему. Зато перевернутая сетчатка более толстая, что позволяет глазу обрабатывать в разы больше визуальной информации. Кроме того, человеческий глаз демонстрирует чудеса регенерации, а это дает серьезные надежды на возвращение зрения офтальмологическим больным.

Неуязвимый убийца

«Рак» — настолько пугающий диагноз, что нелегко осознавать: раковые клетки есть в организме каждого из нас, но до поры «спят». Их пробуждению способствует нездоровый образ жизни; при этом статистика гласит, что каждый третий человек, если проживет достаточно долго, в какой-то момент заболеет раком. В последние десятилетия человечество стало «доживать» до рака, но спутником всего живого он стал еще в те далекие времена, когда возникли многоклеточные животные — другими словами, рак с нами уже более миллиарда лет.

Раковые клетки-убийцы тоже существуют по законам эволюции. Им тоже нужен кислород и глюкоза. Если раковая клетка находится на расстоянии более чем 150 микрон от капилляра, она умирает (один микрон — это одна миллионная метра). Зато она умеет отделяться от возникшей опухоли и перемещаться в другие части организма, где порождает новые опухоли. Так возникают метастазы — причина смерти раковых больных более чем в 90% случаев.

Существует множество генов, которые в случае мутации способны сделать клетку злокачественной. Это называется «хромосомная нестабильность», и это главный двигатель опухоли, а также причина того, что каждая раковая опухоль уникальна. Именно по причине постоянной изменчивости рак до сих пор неизлечим. Природа рака даже заставила биологов скорректировать представление о логике эволюции. Традиционно считалось, что эволюция протекает равномерно, путем пошагового накопления благоприятных мутаций. В 1940 году генетик Рихард Гольдшмидт выдвинул теорию «многообещающих монстров», предположив, что в случае с раковыми клетками эволюция демонстрирует совсем иную логику развития — резкую, скачкообразную. В сороковые годы такая точка зрения выглядела крамолой, но ныне онкологические исследования подтверждают правоту Гольдшмидта.

Каковы прогнозы в отношении онкологии? Не радужные… Да, врачи научились лечить некоторые виды рака и добились снижения смертности от этого недуга в западных странах. Однако, количество видов рака, заболеваемость которыми выросла за последние 10 лет, в разы превышает то количество видов рака, заболеваемость по которым снизилась. При этом все больше онкологов вынуждены признать, что самый популярный способ лечения рака — химиотерапия — одновременно и самый несовершенный. Изучая проблему на генетическом уровне, биологи склоняются к парадоксальному решению: результативнее вырабатывать практики лечения, направленные на стабилизацию рака, а не на его уничтожение. Иначе говоря, не убивать рак, а научиться с ним жить. Пока это планы на неопределенное будущее.

Скверные провода

Наше сердце чрезвычайно выносливо и невероятно уязвимо. Оно не прекращает работать ни на секунду, но эта работа зависит лишь от двух узких, легко засоряющихся трубочек диаметром до 4 мм — коронарных артерий. Не обидно ли?

Все знают, что надо делать, чтобы избежать атеросклероза и инфаркта: не курить, больше двигаться, налегать на овощи и фрукты. Все это верно, но с точки зрения современной медицины таких мер недостаточно. Природа атеросклероза оказывается совершенно иной: например, он обнаруживает сходство с аутоиммунными заболеваниями. Это обнаружили шведские ученые в рамках одного долгосрочного исследования. Собрав сведения о каждом жителе Швеции, родившемся между 1955 и 1970 годами, врачи заметили странную связь между удалением гланд или аппендикса и возникновением атеросклероза в зрелые годы. Только у тех больных, кто перенес такие операции до 20 лет, атеросклероз не наступал. Итак, иммунная система вновь подбрасывает врачам необъяснимые сюрпризы.

Биологи пеняют на анатомию: мол, трехкамерные сердца рептилий куда эффективнее, чем четырехкамерные сердца людей с их абсолютной зависимостью от коронарных артерий. Кроме того, в отличие от тритонов и некоторых рыб, мы не обладаем способностью к регенерации тканей, что было бы весьма уместно с нашими коронарными рисками. Впрочем, нет худа без добра, потому что, имея способность деления клеток до бесконечности, как у тритонов, мы бы наверняка страдали от рака в разы чаще. Тут эволюция оказалась начеку! Ученые же возлагают большие надежды на эксперименты по искусственной регенерации клеток сердечной мышцы.

Непознанный Альцгеймер

Некоторые сюрпризы, заложенные в наш организм эволюцией, были бы нам вовсе неизвестны, если бы продолжительность жизни оставалась на уровне 18—19 веков. Но она растет, и человечество постепенно доживает до целого ряда тяжелых болезней, способы лечения которых пока не очевидны. На первом месте в этом списке — болезнь Альцгеймера, которая «славится» своей непобедимостью.

Любой невролог объяснит вам процесс течения этого недуга. Первыми поражаются энторинальная кора и гиппокамп, который ответственен за обучение и память: вот почему больные Альцгеймером постепенно становятся беспомощными и теряют воспоминания, а затем и личность. В этих областях мозга начинают массово гибнуть нейроны. Затем болезнь переносится на другие участки мозга, растет число бета-амилоидных бляшек, мозг уменьшается в объеме. Еще невролог добавит, что критическим фактором болезни Альцгеймера является накопление бета-амилоидного белка в мозге. И все-таки: хотя болезнь была открыта в 1901 году, за прошедшую сотню лет врачи нисколько не продвинулись в понимании механизмов ее лечения.

К болезни Альцгеймера невозможно приготовиться: бета-амилоид начинает накапливаться в головном мозге, по крайней мере, за 20 лет до того, как у пациентов развивается болезнь. Однако все больше ученых приходит к выводу, что дело вовсе не сводится к бета-амилоиду. Тут на помощь химии приходит эволюционная биология. Вновь нужно вспомнить о сложной природе нашей иммунной системы.

Замечено, что у пациентов, страдающих каким-либо хроническим воспалением, болезнь Альцгеймера развивалась в 4 раза быстрее. А если воспаление сопровождалось инфекционными заболеваниями, Альцгеймер прогрессировал в 10 раз быстрее. Эти закономерности сбили многих ученых с толку. Вообще-то иммунную систему в данном случае вообще никто не подозревал, поскольку мозг — стерильный орган, он защищен гематоэнцефалическим барьером. Однако в настоящее время картина болезни выглядит так: инфекции и воспаления стимулируют рост цитокинов и инициируют в головном мозге воспаление, а оно приводит к гибели нейронов и в конечном итоге к болезни Альцгеймера. Предсказать этот процесс, а тем более подготовиться к нему, — невозможно, поскольку описанный процесс развивается постепенно, без резких изменений состояния здоровья.

Пресловутый амилоид полезен, он участвует в регуляции процессов памяти и обучения, защищает синапсы — до тех пор, пока его не становится слишком много. Это механизм, который был создан эволюцией для эффективного существования, но лишь в молодом возрасте — наша старость лежала за пределами естественного отбора, поскольку природу в первую очередь интересует размножение молодых особей. В наши дни слишком много людей перешагнули границы прежних законов, спокойно дожили до старости и стали участниками разрушительных и совершенно не предусмотренных эволюцией биологических реакций.

Проблема современной медицины в том, что она сосредоточена на работе с амилоидом и совершенно упускает из вида факторы, которые могут определять сложную природу болезни: роль воспалительных процессов и инфекций, природу нашей иммунной системы, а в конечном счете, нашу генетику. Все больше ученых склоняются к тому, что мы предрасположены к болезни Альцгеймера на уровне генов врожденного иммунитета, но заглянуть так глубоко и предсказать ход событий у нас пока, увы, не получается.

Заключение

Наш организм — результат эволюционного эксперимента длиной сотни тысяч лет, и это путь проб и ошибок. Эволюция слепа, к тому же в своих действиях она «руководствовалась» очень жесткими принципами и в последнюю очередь «думала» о нашем самочувствии. Однако пенять на анатомические компромиссы вроде строения ноги у прямоходящего человека — нелепо. Напротив, знание эволюционных решений и самой логики природы способно натолкнуть врачей на создание новых и более эффективных методов лечения. Возможно, когда-нибудь мы будем успешно бороться с неизлечимыми сейчас раком и Альцгеймером.

 

Опубликовано в Быстрый результат

Комментарии

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *