Возможно, именно так будут звучат заголовки пресс-релизов свежего исследования по биологии старения. Но так ли это на самом деле, давайте попробуем узнать вместе.
Стоит подчеркнуть, что в данной работе авторы не ставили эксперименты на живых червячках, а использовали математическое моделирование для проверки гипотезы. А гипотеза их заключалась в том, что продолжительность жизни отдельной особи намеренно ограничена для блага всей колонии. Такая альтруистичная запрограммированная гибель сродни апоптозу у клеток. Гипотеза эта опирается, в частности, на тот факт, что у нематод нашли множество генов, мутации в которых продлевают им жизнь многократно! Например, удаление гонад одновременно с нокаутом гена daf-2 продлевает им жизнь чуть ли не в 5 раз, но даже это меркнет по сравнению с десятикратным продлением жизни, которое было достигнуто с помощью нокаута гена age-1 (работа Шмуклера-Риса), см. рисунок ниже:
Но несмотря на столь выдающийся результат, от опытного глаза биогеронтолога не может ускользнуть тот факт, что даже эти десятикратно превосходящие по ПЖ обычных нематод мутанты все равно стареют. Это видно из кривых дожития, которые для нестареющих организмов выглядят следующим образом:
Поскольку долгоживущие мутанты по-прежнему стареют, то все выглядит так, будто мутация в гене age-1 отключает некую надстройку над процессом старения… Более того, у млекопитающих нет таких генов, нокаут или оверэкспрессия которых, продлевает продолжительность жизни хотя бы в 2 раза. Есть и еще одно фундаментальное различие: генетические модификации замедляют скорость старения нематод, но не замедляют скорость старения мышей (а только сдвигают кривую дожития вправо) , что говорит о кардинально различных механизмах, лежащих в основе продления жизни нематод и мышей, а, вероятно, и позвоночных в целом . Все это вместе приводит к следующей гипотезе: у нематод помимо, собственно, старения есть программа альтруистичного самоубийства. Впервые о ней я узнал от своего коллеги, ученого-геронтолога Александра Соколова и если эта гипотеза найдет свое подтверждение, то это значит, что все исследования на нематодах больше вредили геронтологии, уводя нас по ложному следу. Да и авторы работы, похоже, с этим соглашаются: «These results imply that programmed, adaptive death could promote colony fitness in C. elegans through a consumer sacrifice mechanism. Thus, C. elegans lifespan may be limited not by aging in the usual sense but rather by apoptosis‐like programmed death.»
Лично я, правда, не являюсь сторонником данной гипотезы и вот почему: наличие механизма альтруистичного самоубийства подразумевает, что изначально нематоды способны жить гораздо дольше, то есть age-1-мутанты — это, как бы, естественная форма для нематоды, на которую затем накладывается некоторое ограничение по продолжительности жизни, чтобы вся колония процветала. Но проблема в том, что подавляющее большинство долгоживущих нематод-мутантов, включая age-1, не могут существовать в дикой природе, потому что они стерильны. Наиболее очевидно это для нематод без гонад 🙂 Да и процесс получения age-1-мутантов чрезвычайно непростой даже в лабораторных условиях:
Райсу и коллегам удалось получить потомство от мутантов по гену age-1, которые до этого считались принципиально не достигающими зрелого возраста. Родители мутантных нематод были гетерозиготные — с работоспособной копией гена и за счет этого с нормальной физиологией. То есть в их диплоидных клетках только один комплект хромосом нес интересующую нас мутацию по гену age-1. Эффект от этой мутации проявился лишь у 1/4 потомства, которое (в полном соответствии с менделевскими законами наследования) получило оба комплекта генетического материала с мутацией по гену age-1. Эта четверть гомозиготных мутантов первого поколения несла какое-то количество материнского фермента и за счет этого была способна приносить потомство (без PI3K процесс формирования половых клеток не завершается). Мутантов удалось вырастить при пониженной температуре (15-20°C вместо нормальных 25°C, при которых, как показал ранее ряд авторов, происходила остановка развития на личиночной стадии) и получить уже второе поколение — интересное тем, что у них не было унаследованного с материнской яйцеклеткой фермента PI3KCS; в строгом понимании, именно эти нематоды испытали все эффекты мутации.
Алексей Тимошенко
Выводы:
- нет, ученые не доказали, что старение нематод запрограммировано, они всего лишь провели математическое моделирование
- да, запрограммированное альтруистическое самоубийство возможно, но является лишь надстройкой над процессом старения
- оснований полагать, что запрограммированная смерть имеет место быть, немного, так как долгоживущие мутанты стерильны и не могли появиться в дикой природе, поэтому незачем ограничивать продолжительность жизни какими-то программами
Александр Фединцев
