Пётр Федичев
Взломать старение. Почему теперь мы сможем жить дольше
То, что нет человека, у которого в голове есть полный план, еще не означает, что этого плана нет или не стоит надеяться его понять. Прежде чем мы двинемся дальше и начнем выяснять, что стоит за биологией продолжительности жизни, давайте все-таки попробуем разобраться, почему победа над старением отвечает нашим видовым интересам и должна стать ключевым инструментом адаптации человека к неизбежному ускорению прогресса.
Дивиденды от долголетия
Рассказывают, что руководитель советской космической программы Сергей Павлович Королев производил впечатление физически крепкого человека. На самом деле здоровяком он и в лучшие свои годы не был. 11 февраля 1964 года Королев проводил совещание в своем кабинете в Подлипках, где его и настиг первый сердечный приступ. Осенью 1965 года главному конструктору опять стало плохо, а после неудачного прилунения автоматической межпланетной станции «Луна-8» у него начались кишечные кровотечения.
Утром 5 января 1966 года Королев лег в больницу на, как предполагалось, плановую операцию по удалению полипа прямой кишки. Оперировали Сергея Павловича светила отечественной медицины – министр здравоохранения СССР, действительный член Академии медицинских наук СССР, профессор Борис Петровский и срочно вызванный в качестве консультанта в середине операции знаменитый профессор Александр Вишневский. Во время операции у Королева открылось кровотечение плюс попутно обнаружили саркому – злокачественную опухоль. В связи с «невылеченной травмой, полученной в ссылке» (очевидно, эвфемизм, описывающий сломанную челюсть, – результат допроса с пристрастием на Лубянке), возникли сложности при интубации трахеи. Остановка сердца произошла спустя 30 минут после окончания операции.
В заключении о болезни и причинах смерти отмечено, что «тов. С. П. Королев был болен саркомой прямой кишки. Кроме того, у него имелись: атеросклеротический кардиосклероз, склероз мозговых артерий, эмфизема легких и нарушение обмена веществ». Каждая из перечисленных болезней является возрастзависимой, то есть результатом старения. Замедление старения всего на несколько лет могло означать еще несколько лет жизни главного конструктора, и если не другого победителя в лунной гонке, то хотя бы успех отечественной пилотируемой лунной программы. Однако все сложилось иначе. 20 июля 1969 года лунный модуль космического корабля «Аполлон-11» с астронавтами Нилом Армстронгом и Эдвином Олдриным на борту впервые прилунился в районе моря Спокойствия. После этого советское руководство потеряло интерес к лунной программе, и после ряда аварийных пусков ракеты-носителя Н-1 она была закрыта.
Планы Королева, который умер в возрасте 59 лет, и его соперника в космической гонке Вернера фон Брауна (умер в 1977 году в возрасте 65 лет) простирались гораздо дальше Луны. Заместитель главного конструктора академик Борис Черток говорил так: «У Королева были невероятные организаторские способности. Если бы не Королев, Гагариным стал бы американец. И если бы не полетел Гагарин, то Армстронг в 1969 году не высадился бы на Луне»[16]. Можно поспекулировать на тему того, что смерть Сергея Павловича стала важнейшей причиной сворачивания советской лунной программы и, как следствие, снижения интереса американских политиков к полетам человека в дальний космос. Возможно, поэтому даже в начале XXI века мечта о пилотируемом полете на Марс все еще остается мечтой.
Королев оставался на рабочем месте до последних дней своей жизни. То же можно сказать об авиационном конструкторе Артеме Ивановиче Микояне, умершем на операционном столе в возрасте 65 лет. Выдающиеся инженеры двигали прогресс еще долго после возраста, отвечающего средней «естественной» продолжительности жизни человека – 45–50 лет. Средний возраст лидеров современного бизнеса, самых высокооплачиваемых генеральных директоров компаний из списка S&P 500, в 2010 году составлял 53 года[17]. На первый взгляд, связь бизнес-достижений и возраста противоречит историям успеха последних лет, особенно в области высокотехнологичного предпринимательства. Марк Цукерберг, Илон Маск, Ларри Пейдж, Сергей Брин, Стив Джобс и многие другие герои Кремниевой долины достигли успеха до того, как им исполнилось 30 лет. Быть может, все-таки молодость является необходимым условием успеха?
Исследователи из Школы менеджмента Слоуна при Массачусетском технологическом институте обработали данные о 2,7 млн компаний из Бюро переписи населения США, а также публичные налоговые документы компаний, которые нанимали как минимум одного сотрудника в период между 2007 и 2014 годами. Результаты исследования под руководством Пьера Азулая были опубликованы в American Economic Review[18].
Всего удалось проанализировать данные более чем 2,5 млн предпринимателей, которые основали хотя бы один бизнес в США начиная с 1970 года. Не удалось найти подтверждения того, что 20-летние основатели компаний в среднем более удачливы: выяснилось, что 50-летний специалист в 2,2 и 2,8 раза вероятнее создаст успешный стартап, чем 30-летний или 25-летний. Среди 1700 бизнесов с максимальными показателями роста средний возраст основателя в момент создания компании был 45 лет.
Данные подтверждают, что опыт (и связанный с ним возраст) – важнейший актив, если речь идет о создании новой компании. Очень сложно эффективно управлять и воплощать проекты в жизнь, когда у тебя мало опыта. Практически за каждым успехом стоит так называемый суперфаундер – человек, уже имеющий значительный опыт создания компании исключительной стоимости. А опыт, в отличие от специальных знаний, это всегда продукт времени, профессионального стажа.
У более пожилых работников обычно лучше навыки продаж, межличностного общения, а в плане физической работоспособности они кардинально не отличаются от молодых. Исследования показывают, что пожилые менеджеры в инженерной сфере лишь немногим менее склонны к риску. Они дольше принимают решение, но зато больше ценят новую информацию. Профессор Йельской школы менеджмента Джеффри Зонненфельд в своей статье в Fortune в 2016 году отмечал: «Такие предприниматели, как Сэм Уолтон, Билл Макгоуэн и Рэй Крок, запустили свои новаторские бизнесы лишь в 50 или 60 с лишним лет. Генри Форд вывел на рынок «Модель Т» в 45. Джеку Ма из Alibaba – 51 год. Стив Джобс придумал свои самые успешные продукты – в том числе iMac, iTunes, iPod, iPhone и iPad – после 45 лет»[19]. Компания Google своим успехом в значительной степени обязана Эрику Шмидту, который присоединился к основателям в возрасте 46 лет.
Mожно предположить, что раз уж профессиональные достижения ограничены опытом, то есть временем активной жизни, то и прогресс человечества в целом уже сейчас ограничен старением. В возрасте 45–50 лет, еще до первых серьезных хронических заболеваний, начинает проявляться дефицит здоровья, хорошо заметный при анализе больших данных о физических возможностях организма с возрастом.
Хорошим примером являются результаты анализа статистики марафонских забегов. В исследовании World's Largest & Most Recent Marathon Study (2014–2017)[20] проанализированы данные с 784 соревнований в 39 странах с участием 2 907 293 человек. Первое, что обращает на себя внимание, это то, как с возрастом резко снижается количество участников: если в возрастных группах 30–39 и 40–49 лет их примерно одинаково, 29 % и 31 % от общего числа участников соревнований, то на группы 50–59 и 60–69 лет приходится уже только по 16 и 4 % соответственно.
Резкое снижение числа участников в возрастных группах после 40 лет можно было бы списать на обстоятельства маркетингового характера. Как знать, быть может, бегать марафоны после 60 просто не модно? Данные не подтверждают это предположение: интерес к соревнованиям, наоборот, падает у юных участников и нарастает в группах пожилых спортсменов (на 3–5 % за три года исследования в возрастных группах 50–90 лет).
Среднее время пробега составляет 4 часа 46 минут и слабо зависит от возраста в диапазоне 20–49 лет, составляя 4 часа и 42–44 минуты. Уже в следующей возрастной группе, 50–59 лет, не только вдвое снижается количество участников, но и увеличивается среднее время пробега – до 4 часов 55 минут. С увеличением возраста отставание стремительно нарастает: когорты 60–69 и 70–79 финишируют в среднем еще на 23 и 42 минуты позже. И речь идет, я напомню, только о тех, кто закончил пробег, то есть крайне здоровых людях в каждой из возрастных групп. Попробуйте вообще пробежать марафон!
В той же мере с возрастом страдают и когнитивные способности. Причем негативные изменения начинаются задолго до развития нейродегенеративных заболеваний. Чтобы увидеть тренд, снова посмотрим на большие данные статистики шахматных турниров. Выясняется, что в среднем рейтинг спортсменов увеличивается[21] с возрастом в детстве и достигает своего пика около 30 лет. Это выглядит логично и должно отражать, во-первых, увеличение вычислительных возможностей за счет роста объема мозга и, конечно же, накопления позитивного опыта. После 30 начинается неуклонное снижение рейтинга – так, что средний рейтинг 80-летнего спортсмена совпадает со средним рейтингом 16-летнего юноши. И это несмотря на десятки лет опыта игры!
Одновременно растет объем знаний, необходимый для успешной профессиональной деятельности. Это легко увидеть, если заметить, что диссертации защищаются все позже. Считается, что Исаак Ньютон открыл закон всемирного тяготения, когда ему было 23 года – для XVII века это был возраст пика научной формы. Но «простых проблем» больше не осталось. Наверное, поэтому в прошлом столетии возраст нобелевского открытия (не путать с возрастом получения самой премии, это обычно происходит гораздо позже) неуклонно повышался до тех пор, пока не достиг тех же самых 45–50 лет.
В подтверждение этого наблюдения заметим, что неуклонно растет количество соавторов наиболее значимых научных работ. Насекомые, например муравьи, в силу особенностей физиологии лишены возможности набирать массу тела и охотиться как крупный организм, а потому собираются в муравейники – суперорганизмы. Так же и современные ученые, ограниченные отведенным им временем жизни, работают в составе огромных коллабораций. Эта стратегия, в общем-то, успешна: наблюдения показывают, что исследователи, работающие в составе больших групп и публикующие свои работы вместе, чаще производят научные результаты высокой значимости[22]. Но при всей адекватности такого подхода он порождает другие проблемы. Как и в муравейнике, коллективная работа идет в ущерб поощрению индивидуальной научной деятельности, принижая в конечном итоге роль каждого отдельного ученого.
Старение незримо лишает человечество, даже если на некоторое время оставляет в живых после прохождения пика формы профессионалов высшей пробы. Следующему Альберту Эйнштейну или создателю стартапа стоимостью $1 трлн, возможно, не хватит всего 5 или 10 лет жизни в состоянии абсолютного здоровья для очередного революционного открытия или осуществления амбициозного бизнес-плана.
Не будем забывать про «слона в комнате» – появление все более разумных машин, уже сейчас способных конкурировать за ресурсы и инвестиции с человеком. Не преодолев своих физиологических ограничений, в первую очередь связанных с обучаемостью и долголетием, люди не смогут долго оставаться движущей силой, а значит, и основным бенефициаром технологического прогресса. Причем никакое механистическое увеличение численности населения, пусть даже до 1 трлн человек в космосе, как обещает нам один из самых богатых людей современности, основатель компании Amazon и космического стартапа Blue Origin, не сможет помочь решить эту проблему.
В следующих главах мы оторвемся от цивилизационных вызовов и вместо обсуждения вопросов «зачем?» и «почему?», перейдем обратно на уровень отдельного человека и попробуем ответить на вопрос «как?». Для этого мы посмотрим на проблему увеличения здоровой продолжительности жизни с точки зрения инженера. Но вначале попробуем разобраться, какие существуют, и существуют ли вообще, фундаментальные ограничения человеческого долголетия.
Что мы узнали?
● Даже если приходят сомнения, всегда помните, что мы живем в лучшее из времен.
● Прогресс – это эмерджентный процесс без плана и централизованной организации. Благосостояние людей больше не зависит от количества ресурсов или температуры воздуха за окном. Численность населения нашего вида на Земле уже более миллиона лет растет по гиперболическому закону, основываясь на «экономике знаний».
● Сергей Капица предсказал стабилизацию населения на нашей планете в результате демографического перехода – снижения рождаемости и увеличения продолжительности жизни. Этот прогноз сбывается на наших глазах.
● Новый мир рискует быть старым, зато умным: благодаря увеличению продолжительности жизни без болезней возможно достичь ранее недоступных профессиональных и культурных высот.
Естественный предел
Живи ярко, умри молодым?
Нил Армстронг, первый человек побывавший на Луне, смешил коллег-астронавтов своей теорией физзарядки: «В жизни каждому отведено определенное количество ударов сердца, а потому я не собираюсь тратить свои на физические упражнения». Как ни удивительно, этот, казалось бы, совершенно наивный аргумент универсален и довольно точен с точки зрения биологии.
Средняя частота сердечных сокращений (или, выражаясь более строго, частота сердечных сокращений в состоянии покоя, или просто пульс в покое) колоссально различается у различных видов теплокровных. У больших животных, таких как киты и слоны, сердце бьется очень медленно и пульс составляет от 4–8 (у ныряющего кита) до 30 ударов в минуту. Частоту сердечных сокращений у грызунов посчитать сложнее, но радиотелеметрия показывает 370, 470 и 550 ударов в минуту у крыс, хомяков и мышей соответственно. У самых маленьких млекопитающих – летучих мышей – пульс может доходить до 900 ударов в минуту. У птиц пульс в покое может быть еще выше: курам знатоки приписывают 280 ударов в минуту, колибри – 1300 ударов в минуту.
Если частоту сердечных сокращений можно установить более или менее надежно, продолжительность жизни того или иного животного известна лишь приблизительно. Точный ответ зависит от того, производятся измерения в лаборатории или в естественной среде обитания, от условий содержания. Некоторые животные, например киты, живут гораздо больше 100 лет, что делает контролируемое лабораторное измерение и вовсе невозможным.
Продолжительность жизни млекопитающих в зависимости от размера отличается примерно в 100 раз. Так, гренландский, или полярный, кит считается млекопитающим-рекордсменом и способен жить более 200 лет. Определить продолжительность жизни животных в дикой природе крайне трудно и приходится использовать самые изощренные методы. Так, например, ядерные испытания в атмосфере и под водой в 1950–1960-х годах и связанное с ними радиоактивное загрязнение океана позволили эффективно использовать радиоизотопный анализ.
В 2017 году группа морских биологов под руководством профессора Юлиуса Нильсена из Университета Копенгагена провела оценки возраста 28 пойманных гренландских акул[23]. Эти животные могут достигать в длину пяти метров, растут очень медленно (кстати, это практически универсальное свойство долгоживущих организмов) и достигают половой зрелости в возрасте примерно 150 лет. С 95 %-ной уверенностью можно сказать, что возраст самого молодого животного в исследовании был 270 лет, а самого старого – 520. Для сравнения: скромные по размеру лабораторные крысы могут жить 3–3,5 года, мыши – примерно 2–2,5 года, и это несмотря на отсутствие естественных врагов и регулярное питание.
Давно замечено, что животные с низким пульсом живут дольше. Еще более удивительно, что, несмотря на разницу в размере и продолжительности жизни, число ударов сердца за все время жизни мыши или крысы оказывается примерно одинаковым (!) и составляет приблизительно 700 млн сердечных сокращений. Таким образом, пульс в покое обратно пропорционален продолжительности жизни (Левайн, 1997[24]). Перемножая продолжительность жизни на пульс в покое, получаем полное число сердечных сокращений в течение жизни, которое не зависит от размера животного. Для млекопитающих сердечный ресурс составляет примерно 1 млрд сердечных сокращений.
Соотношение между пульсом в покое и продолжительностью жизни не только забавный факт из области сравнительной биологии. По данным медицинских наблюдений, для человека увеличение частоты сердечных сокращений связано с повышенным уровнем молекулярных маркеров стресса и воспаления, концентрации опасных свободных радикалов, повышенным риском сердечно-сосудистых заболеваний, а также смерти от всех причин. Данные больших эпидемиологических исследований показывают, что увеличение пульса в покое на каждые 10 ударов в минуту свыше уровня 65, то есть примерно на 15 %, приводит к увеличению риска смерти на 10–20 %. Выглядит так, будто и на уровне отдельных людей действует универсальный закон: продолжительность жизни в единицах сердечных сокращений остается примерно неизменной.
Что же, не пора ли занести «миллиард сокращений сердца» в таблицу мировых констант? Предложение кажется абсурдным, но предельное число сердечных сокращений превратилось в культурный мем. Литература по здоровому образу жизни нередко содержит рекомендации по снижению пульса в покое. В дело идут кардиотренировки, здоровый сон, снижение калорийности рациона и уровня стресса. На первый взгляд может показаться, что в нашем распоряжении наконец появилась внятная и, главное, порождающая простые практические рекомендации теория старения: не истощай понапрасну ценный ресурс (в нашем случае – количество сердечных сокращений) – и проживешь дольше.
Но не все так просто. Например, на роль жизненно важного, а главное, истощаемого ресурса в разные времена претендовали сразу несколько маркеров. В древности всерьез старались не дышать лишний раз – йоги призывали измерять жизнь не в годах, а в числе вдохов и выдохов.
Новые времена подарили более сложные гипотезы. Старение, как теперь можно часто услышать, связано с пределом Хейфлика[25] – ограничением на максимально возможное число делений клеток многоклеточного организма. Предполагается, что на молекулярном уровне продолжительность жизни предопределяет длина так называемых теломер – генетических последовательностей на концах хромосом, уменьшающихся при каждом делении клетки. Как только «наконечник» хромосомы укорачивается до полного исчезновения, деление клеток прекращается, а значит, становится невозможным и обновление тканей организма.
Прежде чем отнестись к таким объяснениям серьезно, заметим, что в наше время в развитом мире человек позволяет себе в среднем примерно 2,5 млрд сердечных сокращений за свою 70- или 80-летнюю жизнь. Это более чем в два раза больше, чем «предел». Что еще удивительнее, это исключение из универсального правила возникло только в последние 100 лет: в начале прошлого века средняя продолжительность жизни была ближе к 40 годам, что давало как раз примерно миллиард сердечных сокращений, в точности, как у мыши или у кита.
На самом деле почти двукратный рост продолжительности жизни человека за прошедшее столетие ставит крест на теориях старения, связанных с ограниченным ресурсом человеческого тела. И если скорость износа человеческого тела, а следовательно, и скорость сокращения теломер в принципе могла сильно измениться, пульс человека в покое едва ли уменьшился в два раза за последние 100 лет. А значит, «ограничение» человеческой жизни числом сердечных сокращений, а скорее всего, и любым другим «физиологическим пределом» окажется ложной закономерностью. Давайте посмотрим почему.
Что такое хорошее объяснение?
Прежде чем разбираться, почему число ударов сердца примерно одинаково для разных животных, а частый пульс предвещает более короткую жизнь, предлагаю отвлечься и обсудить, что в принципе не так с теорией ограниченного ресурса. Давайте немного поразмышляем о том, какие объяснения вообще являются хорошими или по крайней мере практически полезными.
Существуют десятки теорий старения. Было бы странно, если бы все они были правильными одновременно. Такая «инфляция» знаний разительно отличается от положения в точных науках. В физике элементарных частиц наиболее полная из существующих теорий называется скромно – Стандартная модель. Специалистам абсолютно точно известно, что Стандартная модель внутренне противоречива и не может служить для описания всех явлений в природе. И это несмотря на ошеломляющий успех теории: на момент написания книги не было известно ни одного эксперимента, для которого Стандартная модель давала бы предсказания, отличные от результатов измерений.
В физических науках эта, казалось бы, завидная ситуация получила название «кошмарный сценарий»: в результате эксперимента стоимостью более €10 млрд Большой адронный коллайдер в ЦЕРН «всего лишь» подтвердил существование бозона Хиггса, но не открыл ни одной новой частицы, не укладывающейся в Стандартную модель. Тем не менее Стандартная модель является хорошей теорией, в то время как многие теории старения – нет.
Часто приходится слышать, что задача науки – производить фальсифицируемые предположения относительно окружающих нас явлений. Должен сказать, что этого недостаточно. Древние люди в Месопотамии и Мезоамерике построили крайне эффективные численные системы для точнейшего предсказания солнечных и лунных затмений. Но фитиль научной революции удалось поджечь только после того, как орбиты планет и их спутников были рассчитаны при помощи законов Ньютона.
В замечательной книге «Начало бесконечности»[26] известный физик и философ науки Дэвид Дойч предположил, что успех современной науки обусловлен способностью получать «хорошие объяснения» явлениям вокруг нас. Чтобы быть хорошим объяснением чего-либо, наука не должна сводиться лишь к описанию экспериментальных наблюдений. «Правильная» теория должна еще и обладать способностью «сжимать» экспериментальную информацию. В идеале теория должна быть применима для объяснения максимального разнообразия фактов, исходя из минимального количества хорошо сформулированных предположений. Законы Ньютона позволяют рассчитать движения всех небесных тел, и несколько уравнений с необходимыми пояснениями заменяют многолетние наблюдения за положениями планет и звезд.
Хорошая теория должна не только давать точные прогнозы, но и выявлять причинно-следственные связи между явлениями. У популярных теорий старения, например об ограниченном ресурсе сердечных сокращений, все хорошо, кроме того, что ни одна из них не является хорошим объяснением. Увидев, что удвоение продолжительности жизни в прошлом столетии опровергает теоретическое предсказание, мы получаем еще один пример бесполезности любой статистической корреляции без объяснения. Мы вернулись в начало пути: мы не знаем, почему это произошло, и не можем заменить теперь уже очевидно плохую теорию на новую, хорошую.
