Долголетие как побочный продукт эволюции

Ученые ищут изменения в геномах, которые заставляют отдельные виды животных жить дольше

Кто не хочет жить долго и, желательно, счастливо? Но насколько наше желание соответствует логике эволюции? О научных изысканиях в этом вопросе STRF.ru рассказал профессор Медицинской школы Гарварда, Ph.D., Вадим Гладышев.

Как эволюционные процессы связаны проблемой старения?

– В природе есть как организмы, которые живут всего несколько часов, вроде, некоторых одноклеточных организмов, так и истинные долгожители, срок жизни которых исчисляется столетиями и даже тысячелетиями. Даже среди млекопитающих разница в продолжительности жизни может достигать сотню раз. К примеру, между землеройкой и китом. Как будто природа «играет» с живыми организмами, то увеличивая, то уменьшая продолжительность их жизни. Но долгая жизнь – это не конечная цель эволюции.

Цель – сделать организм более приспособленным, но иногда более конкурентный организм вдобавок к этому дольше живёт. Получается, что долголетие – это в чём-то побочный продукт эволюции.

Мы пытаемся понять, как именно природа этого добивается, и повторить уже «своими силами». Но как к этому подойти, большой вопрос.

Тем не менее, подход у вас есть, правильно?

– Мы секвенируем и анализируем геномы долгоживущих организмов. Среди млекопитающих есть несколько известных долгожителей. Например, летучая мышь Ночница Брандта, она обитает в России и живёт больше 40 лет. Это животное совсем маленькое, его вес составляет всего около 5 граммов. Мы отсеквенировали геном ночницы Брандта и нашли интересные особенности, связанные с рецептором гормона роста и рецептором инсулиноподобного фактора. Эти белки активно изучаются, в том числе, в контексте старения.

Ранее было замечено, что когда подавляется гормон роста, например, у лабораторной мыши, она становится карликом, и при этом живёт в два раза дольше обычного. А эти летучие мыши как раз маленькие, насекомоядные.

Вероятно, предки этих летучих мышей были большего размера, а потом мутировали. Причём «целью» мутации было уменьшение их размера, чтобы было удобнее охотиться за насекомыми. В результате произошли изменения в гормоне роста, летучие мыши фактически стали карликами, а заодно увеличилась продолжительность их жизни.

Но обычно взаимосвязь обратная – более крупные организмы живут больше, чем более мелкие.

– Есть такая корреляция, это правда. Чтобы понять, почему это так, нужно рассматривать скорость роста. Именно она коррелирует, вернее анти-коррелирует с продолжительностью жизни. Например, на уровне видов скорость роста меньше у больших млекопитающих, и они живут дольше маленьких млекопитающих. Но она также меньше, например, у пород собак маленького размера по сравнению с крупными породами, и поэтому они тоже живут дольше больших собак.

Есть ещё одно животное с маленькой скоростью роста, это голый землекоп. Он размером с мышь, а живёт в 10 раз дольше, около 30 лет. У него много характерных черт, которые сразу заметны: нет шерсти, он не контролирует температуру своего тела, как другие млекопитающие, он не чувствует боли в некоторых её проявлениях, плохо видит. Кроме того, эти грызуны обитают в колониях, напоминающих колонии некоторых социальных насекомых, таких как пчелиные рои.

Мы провели исследование его генома и обнаружили много интересных особенностей. Но какие из них связаны со старением? Для ответа на этот вопрос мы отсеквенировали геном ещё и другого грызуна – дамарского землекопа. Он во многом похож на своего сородича, но живёт меньше, контролирует температуру тела и покрыт шерстью.

Затем мы нашли изменения в геноме голого землекопа, которые действительно уникальны для этого вида, то есть их нет у дамарского землекопа. Одна из мутаций вызвала перемены в белке UCP1, который участвует в теплорегуляции организма. Он изменился именно в голом землекопе, и это, по-видимому, одна из причин, почему тот фактически перестал быть теплокровным, как мы с вами.

Более того, оказалось, что в землекопе и летучей мыши, а также в ките, геном которого мы тоже изучаем, к долгожительству привели изменения в разных генах.

Но нам, в конечном счёте, интересен человек. Вообще, все приматы живут дольше, чем другие млекопитающие того же размера. В геноме предка приматов тоже произошли изменения, которые к этому привели. Наша задача – понять, как можно использовать эту информацию, чтобы увеличить продолжительность жизни.

Но есть ли какие-то общие закономерности у видов-долгожителей?

– Да, кроме уникальных, есть и некие общие для всех изменения. И мы пытаемся их найти, рассматривая сразу много видов с помощью методов анализа генной экспрессии и метаболитов.

Наверное, общие изменения более эффективны для создания «лекарства от старости» для человека?

– Я не знаю, на самом деле, что более перспективно. Потому что и то, и другое может принести свои плоды. Какой-то организм, например, землекоп, или летучая мышь, или кит, нашёл свой собственный путь. В принципе, можно попробовать применить всё это к человеку. Но можно применить и более общие «тактики», которые природа всегда применяет, когда дело касается изменения продолжительности жизни. Опять-таки, для природы не цель – долго жить. Изменения происходят для того, чтобы организму было хорошо в его естественной нише. Но узнав, какие из этих изменений привели также и к долгожительству, можно попробовать их использовать и для других видов.

А если посмотреть на известных долгожителей не среди млекопитающих? Например, черепах или воронов.

– В случае черепах дело в том, что они проводят много времени в холоде. Это замедляет их метаболизм. Кроме того, у них совсем другая репродуктивная стратегия. Всё это усложняет анализ.

Что касается птиц, среди них есть та же самая корреляция, что и у млекопитающих: птицы большего размера дольше живут – с небольшими исключениями, такими же, как землекопы у млекопитающих.

Автор: Болохова Ксения