На первый взгляд, это может показаться противоречием: ведь кислород — это источник жизни, и его отсутствие приводит к смерти. Однако на самом деле всё не так однозначно. Старение клеток вызывают активные формы кислорода, которые образуются внутри организма.
В небольших дозах кислород применяется в медицине, но длительное воздействие чистого кислорода может привести к отравлению. Например, лабораторные мыши и хомяки не способны выжить в среде с чистым кислородом и живут в ней всего несколько дней. В воздухе, которым мы дышим, содержание кислорода составляет чуть более 20%.
Почему же столь разнообразные живые существа, включая человека, испытывают потребность в небольшом количестве этого опасного газа? Ответ заключается в том, что O₂ представляет собой мощный окислитель, перед которым не может устоять практически ни одно вещество.
Всем нам необходима энергия для поддержания жизни. Именно окисление различных питательных веществ позволяет нам (а также всем животным, грибам и большинству бактерий) получать эту энергию. Этот процесс можно сравнить со сжиганием дров в камине.
Этот процесс происходит в каждой клетке нашего тела, где для него существуют специальные «энергетические станции» — митохондрии. Именно туда попадает всё, что мы потребляем (разумеется, предварительно переваренное и разложенное до простейших молекул). И именно внутри митохондрий кислород выполняет свою единственную функцию — окисление.
Аэробный способ получения энергии является весьма выгодным. Некоторые живые организмы способны извлекать энергию без окисления кислородом, но благодаря этому элементу из одной и той же молекулы можно получить в несколько раз больше энергии!
Однако существует скрытый подвох. Из 140 литров кислорода, которые мы потребляем ежедневно из воздуха, почти всё используется для получения энергии. Но примерно 1% расходуется на производство ядовитых веществ. В процессе полезной деятельности кислорода образуются опасные соединения, называемые «активными формами кислорода». Это свободные радикалы и перекись водорода.
Зачем природе понадобилось создавать этот яд? Не так давно учёные нашли ответ на этот вопрос.
Свободные радикалы и перекись водорода, взаимодействуя с особым белком-ферментом, образуются на внешней поверхности клеток. С их помощью наш организм успешно уничтожает бактерии, проникшие в кровь. Это вполне логично, учитывая, что радикал гидроксида по своей токсичности может соперничать с хлоркой.
Однако не весь яд выводится за пределы клеток. Часть его образуется и в митохондриях, которые являются своеобразными «энергетическими станциями» клетки. В этих структурах также присутствует собственная ДНК, которая может быть повреждена активными формами кислорода.
В результате нарушается работа митохондрий, повреждается ДНК, и начинается процесс старения.
Таким образом, природа создала хрупкий баланс, который может быть нарушен различными факторами, приводящими к образованию свободных радикалов и перекиси водорода.