- Шанс на безсмертя | Журнал Популярна Механіка Голий землекоп схожий на сиру сосиску, живе під землею...
- Наш експерт Вадим Гладишев, професор, Harvard Medical School (США):
- Брати по генам
- хімія молодості
- До старості щеня
- Шанс на безсмертя | Журнал Популярна Механіка
- Влучно стріляєш - довго живеш
- Наш експерт Вадим Гладишев, професор, Harvard Medical School (США):
- Брати по генам
- хімія молодості
- До старості щеня
- Шанс на безсмертя | Журнал Популярна Механіка
- Влучно стріляєш - довго живеш
- Наш експерт Вадим Гладишев, професор, Harvard Medical School (США):
- Брати по генам
- хімія молодості
- До старості щеня
Шанс на безсмертя | Журнал Популярна Механіка
Голий землекоп схожий на сиру сосиску, живе під землею і від природи не вміє старіти. Геронтологи всього світу вірять, що саме цей дивовижний звір допоможе людству позбутися від старості.
Широкомасштабне дослідження самого дивного з точки зору старіння і довголіття істоти з живучих на Землі почалося в травні 2002 року з повідомлення вчених з Університету Нью-Йорка Рошель Баффенштайн і Дженіфер Джарвіс: «Ми представляємо нового рекордсмена світу серед довгоживучих гризунів, самця голого землекопа (Heterocephalus Glaber ). Судячи з його масі при затриманні, це тварина була приблизно у віці одного року, коли ми взяли його близько Мтіто Андеі, в Кенії в липні-серпні 1974 року. Він помер в квітні 2002 року, показавши тривалість життя більше 28 років ».
Хоча це створення не блищить красою (д-р Крик Фолкс з Лондонського університету в інтерв'ю ВВС назвав голого землекопа «шаблезубої ковбасою»), до нього прикута пильна увага всіх геронтологів в світі. І це не випадково: різниця між терміном життя голого землекопа і схожого з ним за розміром іншого гризуна, миші, така ж, як у сучасних людей і старозавітних пророків, які жили, за біблійними переказами, 900 і 1000 років.
Структура спільноти землекопів відноситься до категорії еусоціальність (тобто до найвищого рівня соціальної організації) і має схожість з сім'ями бджіл і мурах. У них розвинена кооперація і взаємодопомога, а також соціальна нерівність, підрозділ на касти. Велика частина землекопів в поселенні - це «працівники» і «солдати», єдиний привілей яких - працювати і померти, захищаючи товаришів. Головні і майже єдині вороги голих землекопів - змії. Вчені зіткнулися зі свідченнями чималої відваги голих землекопів, вкладеної в них природою: перед лицем небезпеки землекоп- «солдат» посилає своїм родичам сигнал, щоб ті замурували за ним вхід, відрізаючи собі таким чином шлях до відступу, і після цього вступає в сутичку з ворогом . Крім робочих особин є кілька самців - як правило, два-три на все поселення, відповідальних за розмноження. І нагорі цієї соціальної піраміди - самка-королева, яка народжує потомство голих землекопів. Ці маленькі гризуни надзвичайно плідні, і самка може народжувати три-шість разів на рік по два десятка крихітних дитинчат вагою трохи більше грама. У лабораторної самки голого землекопа був зафіксований рекорд народженого в неволі потомства - 900 дитинчат за 11 років. Народжених в природі землекопів доглядають кілька залучених для цієї справи самок. У жовтні 2015 японські вчені опублікували звіт про роботу, яка дала змогу зрозуміти, чому не народжували самки землекопів раптом стають «няньками» і виявляють велику турботу про чуже потомство. Виявилося, вони поїдають фекалії самки-королеви, в яких містяться великі кількості жіночого гормону естрадіолу.
Влучно стріляєш - довго живеш
На прикладі наших бабусь і дідусів ми знаємо, що людина, переступивши рубіж в 50-60 років, зазвичай починає старіти і потихеньку втрачати всі свої функції. У більшості тварин спостерігаються аналогічні процеси, пов'язані зі старінням: вони старіють, лисіють, втрачають зір і зуби, хворіють на атеросклероз, мучаться болями в суглобах. Але, як з'ясувалося, серед безлічі видів, старіючих за всіма правилами, зустрічаються унікальні істоти, слабо схильні до впливу часу. І це їх властивість, що забезпечує довголіття, виявилося дуже тісно пов'язане з умовами проживання.
Наш експерт Вадим Гладишев, професор, Harvard Medical School (США):
«Голий землекоп - дивовижна тварина. Ми з колегами просеквеніровалі його геном, і виявилося, що, схоже, він знайшов свій власний шлях до довголіття. Щоб краще зрозуміти це, ми недавно проаналізували геноми його найближчого родича, дамарского землекопа, який є більш-менш «нормальним» гризуном, а також інших ссавців-довгожителів: нічниці Брандта (кажан) і сірого кита. Під час еволюції в кожному з цих тварин відбулися геномні зміни, які вплинули на їх довге життя. І ми виявили ці зміни. Тепер нам потрібно дізнатися, чи будуть і інші тварини набагато довше жити, якщо внести такі ж зміни в їх геноми. Ці роботи зараз ведуться в декількох лабораторіях, в тому числі і в нашій ».
Вся справа в тому, що завдання будь-якого біологічного виду - залишити потомство, передати свої гени наступним поколінням. Невеликі тварини, що живуть в умовах, де їх підстерігають хижаки, розмножуються швидко і живуть мало. Характерний приклад - дрібні гризуни, які плодяться в неймовірних кількостях і проживають коротке життя довжиною два-три роки. Чим більший і сильніший звір, тим менше у нього ворогів і тим довше максимальна тривалість життя. Ця закономірність простежується досить чітко: миша живе три роки, кролик - 12 років, вовк - 16 років, тигр - 25, бурий ведмідь - 30, бегемот - 40, слон - 70. Рекордсмен по довгожительства серед ссавців, що вінчає цей ланцюжок гренландський кит, зовсім не має природних ворогів і може прожити понад 200 років. Гігантські черепахи, хоч і менші за розміром, ніж кит, також не мають ворогів (завдяки значному панциру) і доживають до ста і більше років. Всі, хто обзавівся отруйними колючками, крилами, потужними панцирами і довгими кігтями, показують велику тривалість життя.
Наш герой не має крил і пазурів, не може похвалитися панциром (у нього немає навіть вовни) і значними розмірами (його вага близько 30 г при довжині 10 см). Але він зміг знайти оригінальне рішення, яке забезпечило йому захист від хижаків і довге життя. Як гнані римськими властями перші християни, він пішов під землю, де його ніхто не дістане. Ареал проживання голого землекопа - Східна Африка (Кенія, Ефіопія і Сомалі). У посушливій і твердої, як бетон, грунті голі землекопи наривають на глибині півтора-двох метрів цілі катакомби підземних ходів загальною площею з велике футбольне поле, прогризаючи їх передніми зубами. Живуть вони компактними і досить великими поселеннями до 300 особин, майже ніколи не виходять на поверхню і зовсім не п'ють води, обходячись вологою з джерел свого харчування - бульб рослини Pyrenacantha malvifolia. Відправлені на пошук їжі «розвідники» залишають на своєму шляху хімічні мітки для своїх родичів і, наткнувшись на бульби, що не накидаються на них відразу, а подають звуковий сигнал, що означає: «Хлопці, їжа!». Кількість зафіксованих вченими звукових сигналів у голих землекопів, якими вони здійснюють комунікацію між собою, досить велике: більше 20 різних видів.
Передбачається, що створення нового поселення голих землекопів починається із зустрічі самки і самця з різних поселень, які покинули рідну домівку і вирішили почати самостійне життя. У всякому разі в неволі ці звірята вважають за краще вибирати партнерів для продовження роду не з «родичів», а з інших колоній, тим самим уникаючи кровозмішення.
Брати по генам
І все ж головна властивість цього гризуна - це майже повна відсутність старості в звичному розумінні цього слова. Голі землекопи НЕ старіють, не хворіють на атеросклероз і діабет, зберігають імунітет, а також м'язову і репродуктивну функції. Майже до останніх днів вони поводяться так само бадьоро, як і в молодості. А гинуть або від сутичок з ворогом, або так, як зазвичай вмирають люди-довгожителі - від зупинки серця, яке виробило ресурс.
У 2011 році велика міжнародна команда під керівництвом російського генетика Вадима Гладишева розшифрувала геном голого землекопа. Дослідження показало, що він відокремився від своїх найближчих «родичів», мишей і щурів, 75 млн років тому, від лінії кроликів - 86 млн, від людини - 102 млн років тому. За кількісним характеристикам його геном схожий з геномами миші і людини: ДНК голого землекопа містить 22 561 кодує ген, у людини таких генів - 22 389, у миші - 23 317, і на 93% всі ці геноми ідентичні.
А ось якісна різниця виявилася суттєвою. Так, в геномі голого землекопа виявилося набагато менше мобільних генетичних елементів, ніж у інших ссавців. Ця особливість робить їх геном більш стійким до негативних змін, викликаним їх переміщеннями (докладніше про мобільних елементах - в «ПМ» № 4'2015). Також було знайдено близько 200 нових генів, які з'явилися у землекопів після відділення їх еволюційних ліній від мишей і щурів. Знайшлися і зміни в генах білка UCP1 і нейропептиди Р, відповідальні за терморегуляцію холоднокровних тварин і зробили його нечутливим до болю. На відміну від інших ссавців, землекопи не можуть підтримувати постійну температуру тіла (тобто вони холоднокровні) і тому змушені переміщатися під землею вертикально, вишукуючи підходящі для себе умови.
хімія молодості
Але, звичайно, не це в першу чергу цікавило вчених. Вадиму Гладишеву і його колегам вдалося виявити цілий ряд однакових генів, пов'язаних зі старінням, у людини, миші і голого землекопа, які з віком працювали по-різному у цих трьох видів. Ймовірно, одними з найбільш важливих у голого землекопа стали зміни в роботі генів р16 і SMAD3, які уповільнюють безконтрольне розмноження клітин і тісно пов'язані з багатьма віковими патологіями. Багато в чому саме завдяки роботі цих генів голі землекопи абсолютно не схильні до небезпечним перерождениям клітин. Ще один ген, CYP46A1, який відповідає за здоров'я нервових клітин, в мозку людини знижує свою активність з віком, а у голого землекопа, навпаки, показав підвищену експресію.
Хоча шкіра голих землекопів не має густого волосяного покриву, як у інших гризунів, вони слабо сприйнятливі до зовнішніх подразників. Вчені впливали на шкіру землекопів кислотою і екстрактом пекучого перцю, і ті досить спокійно переносили такі «тортури», при цьому реагуючи на механічні подразники (уколи і пощипування).
Після цих піонерських робіт за геном голого землекопа взялися й інші вчені. У 2013 році російські генетики з Університету Рочестера (Нью-Йорк), Віра Горбунова і Андрій Селуянов з колегами, виявили в клітинах сполучної тканини голого землекопа, фібробластах, підвищений вміст полісахариду гіалуронана (гіалуронової кислоти). У клітинах землекопа цієї речовини виявилося в п'ять разів більше, ніж у людини або миші. Гіалуронова кислота високої молекулярної маси накопичувалася в великих кількостях в тканинах голого землекопа через те, що ферменти, відповідальні за її руйнування, були придушені. А фермент, що синтезує цю кислоту, гіалуронансінтаза-2 (HAS2), навпаки, виявляв у землекопів підвищену активність.
З'ясувалося також, що гіалуронана людини і голого землекопа через різної молекулярної маси (у землекопа вона в п'ять разів більше) мають протилежний вплив на організм. Дрібні людські (і мишачі) гіалуронана стимулюють процеси запалення і поділ клітин, в той час як великі гіалуронана голого землекопа, навпаки, пригнічують запалення і клітинний розподіл, перешкоджаючи розвитку онкологічних захворювань.
Виявлення гіалуронової кислоти в тканинах землекопа допомогло пояснити надзвичайну стійкість цих гризунів до дії активних форм кисню (АФК). АФК виробляються у більшості організмів як побічний продукт споживання кисню і при високих концентраціях (що часто буває в старості) можуть пошкоджувати клітинні мембрани і ДНК, вбиваючи клітину.
До старості щеня
У червні 2015 року група вчених-нейробіологів з Австрії, Швеції та США під керівництвом Тібора Гарканов виявила, що голі землекопи мають надзвичайно тривалий період дозрівання мозку: їх мозок як би «не поспішає» дорослішати, довго перебуваючи в дитячому, недорозвиненому стані. Завдяки цьому їх нервові клітини набувають велику стійкість до нейродегенеративних процесів. Спираючись на ці факти, так само як і на відсутність шерсті і інші риси, що роблять землекопа схожим на дитинча навіть в дорослому віці, вчені висунули гіпотезу неотении - утримання незрілих характеристик і затримки розвитку (докладніше про неотении можна прочитати в «ПМ» № 9'2012 ).
Існує ще ряд особливостей голих землекопів, які поки чекають свого пояснення. Це і незвичайна будова РНК рибосоми (клітинної органели, в якій відбувається утворення знову синтезованих білків), і мутація рецептора інсуліну, в результаті якої землекоп засвоює глюкозу в обхід інсуліну, і ще багато іншого. Так спільними зусиллями багатьох дослідників поступово складається цілісна картина дивного феномена здоров'я і довголіття цього загадкового підземного гризуна, якого природа і еволюція з якоїсь примхи вибрала своїм улюбленцем, наділивши цілим набором унікальних якостей. Можна припустити, що незабаром з'являться нові відкриття, які можуть надати людству велику допомогу в боротьбі зі старінням і віковими хворобами.
Стаття «Старіти? Я не вмію »опублікована в журналі« Популярна механіка »( №2, Березень 2016 ).
Шанс на безсмертя | Журнал Популярна Механіка
Голий землекоп схожий на сиру сосиску, живе під землею і від природи не вміє старіти. Геронтологи всього світу вірять, що саме цей дивовижний звір допоможе людству позбутися від старості.
Широкомасштабне дослідження самого дивного з точки зору старіння і довголіття істоти з живучих на Землі почалося в травні 2002 року з повідомлення вчених з Університету Нью-Йорка Рошель Баффенштайн і Дженіфер Джарвіс: «Ми представляємо нового рекордсмена світу серед довгоживучих гризунів, самця голого землекопа (Heterocephalus Glaber ). Судячи з його масі при затриманні, це тварина була приблизно у віці одного року, коли ми взяли його близько Мтіто Андеі, в Кенії в липні-серпні 1974 року. Він помер в квітні 2002 року, показавши тривалість життя більше 28 років ».
Хоча це створення не блищить красою (д-р Крик Фолкс з Лондонського університету в інтерв'ю ВВС назвав голого землекопа «шаблезубої ковбасою»), до нього прикута пильна увага всіх геронтологів в світі. І це не випадково: різниця між терміном життя голого землекопа і схожого з ним за розміром іншого гризуна, миші, така ж, як у сучасних людей і старозавітних пророків, які жили, за біблійними переказами, 900 і 1000 років.
Структура спільноти землекопів відноситься до категорії еусоціальність (тобто до найвищого рівня соціальної організації) і має схожість з сім'ями бджіл і мурах. У них розвинена кооперація і взаємодопомога, а також соціальна нерівність, підрозділ на касти. Велика частина землекопів в поселенні - це «працівники» і «солдати», єдиний привілей яких - працювати і померти, захищаючи товаришів. Головні і майже єдині вороги голих землекопів - змії. Вчені зіткнулися зі свідченнями чималої відваги голих землекопів, вкладеної в них природою: перед лицем небезпеки землекоп- «солдат» посилає своїм родичам сигнал, щоб ті замурували за ним вхід, відрізаючи собі таким чином шлях до відступу, і після цього вступає в сутичку з ворогом . Крім робочих особин є кілька самців - як правило, два-три на все поселення, відповідальних за розмноження. І нагорі цієї соціальної піраміди - самка-королева, яка народжує потомство голих землекопів. Ці маленькі гризуни надзвичайно плідні, і самка може народжувати три-шість разів на рік по два десятка крихітних дитинчат вагою трохи більше грама. У лабораторної самки голого землекопа був зафіксований рекорд народженого в неволі потомства - 900 дитинчат за 11 років. Народжених в природі землекопів доглядають кілька залучених для цієї справи самок. У жовтні 2015 японські вчені опублікували звіт про роботу, яка дала змогу зрозуміти, чому не народжували самки землекопів раптом стають «няньками» і виявляють велику турботу про чуже потомство. Виявилося, вони поїдають фекалії самки-королеви, в яких містяться великі кількості жіночого гормону естрадіолу.
Влучно стріляєш - довго живеш
На прикладі наших бабусь і дідусів ми знаємо, що людина, переступивши рубіж в 50-60 років, зазвичай починає старіти і потихеньку втрачати всі свої функції. У більшості тварин спостерігаються аналогічні процеси, пов'язані зі старінням: вони старіють, лисіють, втрачають зір і зуби, хворіють на атеросклероз, мучаться болями в суглобах. Але, як з'ясувалося, серед безлічі видів, старіючих за всіма правилами, зустрічаються унікальні істоти, слабо схильні до впливу часу. І це їх властивість, що забезпечує довголіття, виявилося дуже тісно пов'язане з умовами проживання.
Наш експерт Вадим Гладишев, професор, Harvard Medical School (США):
«Голий землекоп - дивовижна тварина. Ми з колегами просеквеніровалі його геном, і виявилося, що, схоже, він знайшов свій власний шлях до довголіття. Щоб краще зрозуміти це, ми недавно проаналізували геноми його найближчого родича, дамарского землекопа, який є більш-менш «нормальним» гризуном, а також інших ссавців-довгожителів: нічниці Брандта (кажан) і сірого кита. Під час еволюції в кожному з цих тварин відбулися геномні зміни, які вплинули на їх довге життя. І ми виявили ці зміни. Тепер нам потрібно дізнатися, чи будуть і інші тварини набагато довше жити, якщо внести такі ж зміни в їх геноми. Ці роботи зараз ведуться в декількох лабораторіях, в тому числі і в нашій ».
Вся справа в тому, що завдання будь-якого біологічного виду - залишити потомство, передати свої гени наступним поколінням. Невеликі тварини, що живуть в умовах, де їх підстерігають хижаки, розмножуються швидко і живуть мало. Характерний приклад - дрібні гризуни, які плодяться в неймовірних кількостях і проживають коротке життя довжиною два-три роки. Чим більший і сильніший звір, тим менше у нього ворогів і тим довше максимальна тривалість життя. Ця закономірність простежується досить чітко: миша живе три роки, кролик - 12 років, вовк - 16 років, тигр - 25, бурий ведмідь - 30, бегемот - 40, слон - 70. Рекордсмен по довгожительства серед ссавців, що вінчає цей ланцюжок гренландський кит, зовсім не має природних ворогів і може прожити понад 200 років. Гігантські черепахи, хоч і менші за розміром, ніж кит, також не мають ворогів (завдяки значному панциру) і доживають до ста і більше років. Всі, хто обзавівся отруйними колючками, крилами, потужними панцирами і довгими кігтями, показують велику тривалість життя.
Наш герой не має крил і пазурів, не може похвалитися панциром (у нього немає навіть вовни) і значними розмірами (його вага близько 30 г при довжині 10 см). Але він зміг знайти оригінальне рішення, яке забезпечило йому захист від хижаків і довге життя. Як гнані римськими властями перші християни, він пішов під землю, де його ніхто не дістане. Ареал проживання голого землекопа - Східна Африка (Кенія, Ефіопія і Сомалі). У посушливій і твердої, як бетон, грунті голі землекопи наривають на глибині півтора-двох метрів цілі катакомби підземних ходів загальною площею з велике футбольне поле, прогризаючи їх передніми зубами. Живуть вони компактними і досить великими поселеннями до 300 особин, майже ніколи не виходять на поверхню і зовсім не п'ють води, обходячись вологою з джерел свого харчування - бульб рослини Pyrenacantha malvifolia. Відправлені на пошук їжі «розвідники» залишають на своєму шляху хімічні мітки для своїх родичів і, наткнувшись на бульби, що не накидаються на них відразу, а подають звуковий сигнал, що означає: «Хлопці, їжа!». Кількість зафіксованих вченими звукових сигналів у голих землекопів, якими вони здійснюють комунікацію між собою, досить велике: більше 20 різних видів.
Передбачається, що створення нового поселення голих землекопів починається із зустрічі самки і самця з різних поселень, які покинули рідну домівку і вирішили почати самостійне життя. У всякому разі в неволі ці звірята вважають за краще вибирати партнерів для продовження роду не з «родичів», а з інших колоній, тим самим уникаючи кровозмішення.
Брати по генам
І все ж головна властивість цього гризуна - це майже повна відсутність старості в звичному розумінні цього слова. Голі землекопи НЕ старіють, не хворіють на атеросклероз і діабет, зберігають імунітет, а також м'язову і репродуктивну функції. Майже до останніх днів вони поводяться так само бадьоро, як і в молодості. А гинуть або від сутичок з ворогом, або так, як зазвичай вмирають люди-довгожителі - від зупинки серця, яке виробило ресурс.
У 2011 році велика міжнародна команда під керівництвом російського генетика Вадима Гладишева розшифрувала геном голого землекопа. Дослідження показало, що він відокремився від своїх найближчих «родичів», мишей і щурів, 75 млн років тому, від лінії кроликів - 86 млн, від людини - 102 млн років тому. За кількісним характеристикам його геном схожий з геномами миші і людини: ДНК голого землекопа містить 22 561 кодує ген, у людини таких генів - 22 389, у миші - 23 317, і на 93% всі ці геноми ідентичні.
А ось якісна різниця виявилася суттєвою. Так, в геномі голого землекопа виявилося набагато менше мобільних генетичних елементів, ніж у інших ссавців. Ця особливість робить їх геном більш стійким до негативних змін, викликаним їх переміщеннями (докладніше про мобільних елементах - в «ПМ» № 4'2015). Також було знайдено близько 200 нових генів, які з'явилися у землекопів після відділення їх еволюційних ліній від мишей і щурів. Знайшлися і зміни в генах білка UCP1 і нейропептиди Р, відповідальні за терморегуляцію холоднокровних тварин і зробили його нечутливим до болю. На відміну від інших ссавців, землекопи не можуть підтримувати постійну температуру тіла (тобто вони холоднокровні) і тому змушені переміщатися під землею вертикально, вишукуючи підходящі для себе умови.
хімія молодості
Але, звичайно, не це в першу чергу цікавило вчених. Вадиму Гладишеву і його колегам вдалося виявити цілий ряд однакових генів, пов'язаних зі старінням, у людини, миші і голого землекопа, які з віком працювали по-різному у цих трьох видів. Ймовірно, одними з найбільш важливих у голого землекопа стали зміни в роботі генів р16 і SMAD3, які уповільнюють безконтрольне розмноження клітин і тісно пов'язані з багатьма віковими патологіями. Багато в чому саме завдяки роботі цих генів голі землекопи абсолютно не схильні до небезпечним перерождениям клітин. Ще один ген, CYP46A1, який відповідає за здоров'я нервових клітин, в мозку людини знижує свою активність з віком, а у голого землекопа, навпаки, показав підвищену експресію.
Хоча шкіра голих землекопів не має густого волосяного покриву, як у інших гризунів, вони слабо сприйнятливі до зовнішніх подразників. Вчені впливали на шкіру землекопів кислотою і екстрактом пекучого перцю, і ті досить спокійно переносили такі «тортури», при цьому реагуючи на механічні подразники (уколи і пощипування).
Після цих піонерських робіт за геном голого землекопа взялися й інші вчені. У 2013 році російські генетики з Університету Рочестера (Нью-Йорк), Віра Горбунова і Андрій Селуянов з колегами, виявили в клітинах сполучної тканини голого землекопа, фібробластах, підвищений вміст полісахариду гіалуронана (гіалуронової кислоти). У клітинах землекопа цієї речовини виявилося в п'ять разів більше, ніж у людини або миші. Гіалуронова кислота високої молекулярної маси накопичувалася в великих кількостях в тканинах голого землекопа через те, що ферменти, відповідальні за її руйнування, були придушені. А фермент, що синтезує цю кислоту, гіалуронансінтаза-2 (HAS2), навпаки, виявляв у землекопів підвищену активність.
З'ясувалося також, що гіалуронана людини і голого землекопа через різної молекулярної маси (у землекопа вона в п'ять разів більше) мають протилежний вплив на організм. Дрібні людські (і мишачі) гіалуронана стимулюють процеси запалення і поділ клітин, в той час як великі гіалуронана голого землекопа, навпаки, пригнічують запалення і клітинний розподіл, перешкоджаючи розвитку онкологічних захворювань.
Виявлення гіалуронової кислоти в тканинах землекопа допомогло пояснити надзвичайну стійкість цих гризунів до дії активних форм кисню (АФК). АФК виробляються у більшості організмів як побічний продукт споживання кисню і при високих концентраціях (що часто буває в старості) можуть пошкоджувати клітинні мембрани і ДНК, вбиваючи клітину.
До старості щеня
У червні 2015 року група вчених-нейробіологів з Австрії, Швеції та США під керівництвом Тібора Гарканов виявила, що голі землекопи мають надзвичайно тривалий період дозрівання мозку: їх мозок як би «не поспішає» дорослішати, довго перебуваючи в дитячому, недорозвиненому стані. Завдяки цьому їх нервові клітини набувають велику стійкість до нейродегенеративних процесів. Спираючись на ці факти, так само як і на відсутність шерсті і інші риси, що роблять землекопа схожим на дитинча навіть в дорослому віці, вчені висунули гіпотезу неотении - утримання незрілих характеристик і затримки розвитку (докладніше про неотении можна прочитати в «ПМ» № 9'2012 ).
Існує ще ряд особливостей голих землекопів, які поки чекають свого пояснення. Це і незвичайна будова РНК рибосоми (клітинної органели, в якій відбувається утворення знову синтезованих білків), і мутація рецептора інсуліну, в результаті якої землекоп засвоює глюкозу в обхід інсуліну, і ще багато іншого. Так спільними зусиллями багатьох дослідників поступово складається цілісна картина дивного феномена здоров'я і довголіття цього загадкового підземного гризуна, якого природа і еволюція з якоїсь примхи вибрала своїм улюбленцем, наділивши цілим набором унікальних якостей. Можна припустити, що незабаром з'являться нові відкриття, які можуть надати людству велику допомогу в боротьбі зі старінням і віковими хворобами.
Стаття «Старіти? Я не вмію »опублікована в журналі« Популярна механіка »( №2, Березень 2016 ).
Шанс на безсмертя | Журнал Популярна Механіка
Голий землекоп схожий на сиру сосиску, живе під землею і від природи не вміє старіти. Геронтологи всього світу вірять, що саме цей дивовижний звір допоможе людству позбутися від старості.
Широкомасштабне дослідження самого дивного з точки зору старіння і довголіття істоти з живучих на Землі почалося в травні 2002 року з повідомлення вчених з Університету Нью-Йорка Рошель Баффенштайн і Дженіфер Джарвіс: «Ми представляємо нового рекордсмена світу серед довгоживучих гризунів, самця голого землекопа (Heterocephalus Glaber ). Судячи з його масі при затриманні, це тварина була приблизно у віці одного року, коли ми взяли його близько Мтіто Андеі, в Кенії в липні-серпні 1974 року. Він помер в квітні 2002 року, показавши тривалість життя більше 28 років ».
Хоча це створення не блищить красою (д-р Крик Фолкс з Лондонського університету в інтерв'ю ВВС назвав голого землекопа «шаблезубої ковбасою»), до нього прикута пильна увага всіх геронтологів в світі. І це не випадково: різниця між терміном життя голого землекопа і схожого з ним за розміром іншого гризуна, миші, така ж, як у сучасних людей і старозавітних пророків, які жили, за біблійними переказами, 900 і 1000 років.
Структура спільноти землекопів відноситься до категорії еусоціальність (тобто до найвищого рівня соціальної організації) і має схожість з сім'ями бджіл і мурах. У них розвинена кооперація і взаємодопомога, а також соціальна нерівність, підрозділ на касти. Велика частина землекопів в поселенні - це «працівники» і «солдати», єдиний привілей яких - працювати і померти, захищаючи товаришів. Головні і майже єдині вороги голих землекопів - змії. Вчені зіткнулися зі свідченнями чималої відваги голих землекопів, вкладеної в них природою: перед лицем небезпеки землекоп- «солдат» посилає своїм родичам сигнал, щоб ті замурували за ним вхід, відрізаючи собі таким чином шлях до відступу, і після цього вступає в сутичку з ворогом . Крім робочих особин є кілька самців - як правило, два-три на все поселення, відповідальних за розмноження. І нагорі цієї соціальної піраміди - самка-королева, яка народжує потомство голих землекопів. Ці маленькі гризуни надзвичайно плідні, і самка може народжувати три-шість разів на рік по два десятка крихітних дитинчат вагою трохи більше грама. У лабораторної самки голого землекопа був зафіксований рекорд народженого в неволі потомства - 900 дитинчат за 11 років. Народжених в природі землекопів доглядають кілька залучених для цієї справи самок. У жовтні 2015 японські вчені опублікували звіт про роботу, яка дала змогу зрозуміти, чому не народжували самки землекопів раптом стають «няньками» і виявляють велику турботу про чуже потомство. Виявилося, вони поїдають фекалії самки-королеви, в яких містяться великі кількості жіночого гормону естрадіолу.
Влучно стріляєш - довго живеш
На прикладі наших бабусь і дідусів ми знаємо, що людина, переступивши рубіж в 50-60 років, зазвичай починає старіти і потихеньку втрачати всі свої функції. У більшості тварин спостерігаються аналогічні процеси, пов'язані зі старінням: вони старіють, лисіють, втрачають зір і зуби, хворіють на атеросклероз, мучаться болями в суглобах. Але, як з'ясувалося, серед безлічі видів, старіючих за всіма правилами, зустрічаються унікальні істоти, слабо схильні до впливу часу. І це їх властивість, що забезпечує довголіття, виявилося дуже тісно пов'язане з умовами проживання.
Наш експерт Вадим Гладишев, професор, Harvard Medical School (США):
«Голий землекоп - дивовижна тварина. Ми з колегами просеквеніровалі його геном, і виявилося, що, схоже, він знайшов свій власний шлях до довголіття. Щоб краще зрозуміти це, ми недавно проаналізували геноми його найближчого родича, дамарского землекопа, який є більш-менш «нормальним» гризуном, а також інших ссавців-довгожителів: нічниці Брандта (кажан) і сірого кита. Під час еволюції в кожному з цих тварин відбулися геномні зміни, які вплинули на їх довге життя. І ми виявили ці зміни. Тепер нам потрібно дізнатися, чи будуть і інші тварини набагато довше жити, якщо внести такі ж зміни в їх геноми. Ці роботи зараз ведуться в декількох лабораторіях, в тому числі і в нашій ».
Вся справа в тому, що завдання будь-якого біологічного виду - залишити потомство, передати свої гени наступним поколінням. Невеликі тварини, що живуть в умовах, де їх підстерігають хижаки, розмножуються швидко і живуть мало. Характерний приклад - дрібні гризуни, які плодяться в неймовірних кількостях і проживають коротке життя довжиною два-три роки. Чим більший і сильніший звір, тим менше у нього ворогів і тим довше максимальна тривалість життя. Ця закономірність простежується досить чітко: миша живе три роки, кролик - 12 років, вовк - 16 років, тигр - 25, бурий ведмідь - 30, бегемот - 40, слон - 70. Рекордсмен по довгожительства серед ссавців, що вінчає цей ланцюжок гренландський кит, зовсім не має природних ворогів і може прожити понад 200 років. Гігантські черепахи, хоч і менші за розміром, ніж кит, також не мають ворогів (завдяки значному панциру) і доживають до ста і більше років. Всі, хто обзавівся отруйними колючками, крилами, потужними панцирами і довгими кігтями, показують велику тривалість життя.
Наш герой не має крил і пазурів, не може похвалитися панциром (у нього немає навіть вовни) і значними розмірами (його вага близько 30 г при довжині 10 см). Але він зміг знайти оригінальне рішення, яке забезпечило йому захист від хижаків і довге життя. Як гнані римськими властями перші християни, він пішов під землю, де його ніхто не дістане. Ареал проживання голого землекопа - Східна Африка (Кенія, Ефіопія і Сомалі). У посушливій і твердої, як бетон, грунті голі землекопи наривають на глибині півтора-двох метрів цілі катакомби підземних ходів загальною площею з велике футбольне поле, прогризаючи їх передніми зубами. Живуть вони компактними і досить великими поселеннями до 300 особин, майже ніколи не виходять на поверхню і зовсім не п'ють води, обходячись вологою з джерел свого харчування - бульб рослини Pyrenacantha malvifolia. Відправлені на пошук їжі «розвідники» залишають на своєму шляху хімічні мітки для своїх родичів і, наткнувшись на бульби, що не накидаються на них відразу, а подають звуковий сигнал, що означає: «Хлопці, їжа!». Кількість зафіксованих вченими звукових сигналів у голих землекопів, якими вони здійснюють комунікацію між собою, досить велике: більше 20 різних видів.
Передбачається, що створення нового поселення голих землекопів починається із зустрічі самки і самця з різних поселень, які покинули рідну домівку і вирішили почати самостійне життя. У всякому разі в неволі ці звірята вважають за краще вибирати партнерів для продовження роду не з «родичів», а з інших колоній, тим самим уникаючи кровозмішення.
Брати по генам
І все ж головна властивість цього гризуна - це майже повна відсутність старості в звичному розумінні цього слова. Голі землекопи НЕ старіють, не хворіють на атеросклероз і діабет, зберігають імунітет, а також м'язову і репродуктивну функції. Майже до останніх днів вони поводяться так само бадьоро, як і в молодості. А гинуть або від сутичок з ворогом, або так, як зазвичай вмирають люди-довгожителі - від зупинки серця, яке виробило ресурс.
У 2011 році велика міжнародна команда під керівництвом російського генетика Вадима Гладишева розшифрувала геном голого землекопа. Дослідження показало, що він відокремився від своїх найближчих «родичів», мишей і щурів, 75 млн років тому, від лінії кроликів - 86 млн, від людини - 102 млн років тому. За кількісним характеристикам його геном схожий з геномами миші і людини: ДНК голого землекопа містить 22 561 кодує ген, у людини таких генів - 22 389, у миші - 23 317, і на 93% всі ці геноми ідентичні.
А ось якісна різниця виявилася суттєвою. Так, в геномі голого землекопа виявилося набагато менше мобільних генетичних елементів, ніж у інших ссавців. Ця особливість робить їх геном більш стійким до негативних змін, викликаним їх переміщеннями (докладніше про мобільних елементах - в «ПМ» № 4'2015). Також було знайдено близько 200 нових генів, які з'явилися у землекопів після відділення їх еволюційних ліній від мишей і щурів. Знайшлися і зміни в генах білка UCP1 і нейропептиди Р, відповідальні за терморегуляцію холоднокровних тварин і зробили його нечутливим до болю. На відміну від інших ссавців, землекопи не можуть підтримувати постійну температуру тіла (тобто вони холоднокровні) і тому змушені переміщатися під землею вертикально, вишукуючи підходящі для себе умови.
хімія молодості
Але, звичайно, не це в першу чергу цікавило вчених. Вадиму Гладишеву і його колегам вдалося виявити цілий ряд однакових генів, пов'язаних зі старінням, у людини, миші і голого землекопа, які з віком працювали по-різному у цих трьох видів. Ймовірно, одними з найбільш важливих у голого землекопа стали зміни в роботі генів р16 і SMAD3, які уповільнюють безконтрольне розмноження клітин і тісно пов'язані з багатьма віковими патологіями. Багато в чому саме завдяки роботі цих генів голі землекопи абсолютно не схильні до небезпечним перерождениям клітин. Ще один ген, CYP46A1, який відповідає за здоров'я нервових клітин, в мозку людини знижує свою активність з віком, а у голого землекопа, навпаки, показав підвищену експресію.
Хоча шкіра голих землекопів не має густого волосяного покриву, як у інших гризунів, вони слабо сприйнятливі до зовнішніх подразників. Вчені впливали на шкіру землекопів кислотою і екстрактом пекучого перцю, і ті досить спокійно переносили такі «тортури», при цьому реагуючи на механічні подразники (уколи і пощипування).
Після цих піонерських робіт за геном голого землекопа взялися й інші вчені. У 2013 році російські генетики з Університету Рочестера (Нью-Йорк), Віра Горбунова і Андрій Селуянов з колегами, виявили в клітинах сполучної тканини голого землекопа, фібробластах, підвищений вміст полісахариду гіалуронана (гіалуронової кислоти). У клітинах землекопа цієї речовини виявилося в п'ять разів більше, ніж у людини або миші. Гіалуронова кислота високої молекулярної маси накопичувалася в великих кількостях в тканинах голого землекопа через те, що ферменти, відповідальні за її руйнування, були придушені. А фермент, що синтезує цю кислоту, гіалуронансінтаза-2 (HAS2), навпаки, виявляв у землекопів підвищену активність.
З'ясувалося також, що гіалуронана людини і голого землекопа через різної молекулярної маси (у землекопа вона в п'ять разів більше) мають протилежний вплив на організм. Дрібні людські (і мишачі) гіалуронана стимулюють процеси запалення і поділ клітин, в той час як великі гіалуронана голого землекопа, навпаки, пригнічують запалення і клітинний розподіл, перешкоджаючи розвитку онкологічних захворювань.
Виявлення гіалуронової кислоти в тканинах землекопа допомогло пояснити надзвичайну стійкість цих гризунів до дії активних форм кисню (АФК). АФК виробляються у більшості організмів як побічний продукт споживання кисню і при високих концентраціях (що часто буває в старості) можуть пошкоджувати клітинні мембрани і ДНК, вбиваючи клітину.
До старості щеня
У червні 2015 року група вчених-нейробіологів з Австрії, Швеції та США під керівництвом Тібора Гарканов виявила, що голі землекопи мають надзвичайно тривалий період дозрівання мозку: їх мозок як би «не поспішає» дорослішати, довго перебуваючи в дитячому, недорозвиненому стані. Завдяки цьому їх нервові клітини набувають велику стійкість до нейродегенеративних процесів. Спираючись на ці факти, так само як і на відсутність шерсті і інші риси, що роблять землекопа схожим на дитинча навіть в дорослому віці, вчені висунули гіпотезу неотении - утримання незрілих характеристик і затримки розвитку (докладніше про неотении можна прочитати в «ПМ» № 9'2012 ).
Існує ще ряд особливостей голих землекопів, які поки чекають свого пояснення. Це і незвичайна будова РНК рибосоми (клітинної органели, в якій відбувається утворення знову синтезованих білків), і мутація рецептора інсуліну, в результаті якої землекоп засвоює глюкозу в обхід інсуліну, і ще багато іншого. Так спільними зусиллями багатьох дослідників поступово складається цілісна картина дивного феномена здоров'я і довголіття цього загадкового підземного гризуна, якого природа і еволюція з якоїсь примхи вибрала своїм улюбленцем, наділивши цілим набором унікальних якостей. Можна припустити, що незабаром з'являться нові відкриття, які можуть надати людству велику допомогу в боротьбі зі старінням і віковими хворобами.
Стаття «Старіти? Я не вмію »опублікована в журналі« Популярна механіка »( №2, Березень 2016 ).
Стаття «Старіти?Стаття «Старіти?
Стаття «Старіти?
