Брачный марафон к короткой жизни

Различия стратегий выживания у разных видов обусловлены необходимостью ставить приоритеты в условиях ограниченных ресурсов. Например, животные, которые быстро растут, созревают и активно размножаются, платят за это ранней старостью. Один из факторов, вовлеченных в реализацию разных стратегий выживания, – динамика истощения теломер, концевых участков хромосом, играющих роль «защитных колпачков». Согласно одной из теорий, длина теломер обусловливает долголетие, а старение связано с укорачиванием теломер с возрастом из-за их неполного копирования в процессе удвоения ДНК. У некоторых видов скорость истощения теломер действительно коррелирует с продолжительностью жизни или с репродуктивной активностью: например, при большом количестве птенцов у пары синиц Cyanistes caeruleus их теломеры становятся меньше. Часто связь длины теломер со старением исследуют, сравнивая те или иные параметры у разных видов организмов, но из-за генетических различий между ними данные трудно интерпретировать. Про эту трудность можно забыть, используя в качестве модельного организма подвязочных ужей, у которых самки и самцы придерживаются разных стратегий выживания.

Подвязочные ужи, Thamnophis sirtalis parietalis, обитающие в канадской провинции Манитоба, восемь месяцев в году проводят в норах в зимней спячке. Весной они выходят наружу и за 3—4 месяца активной жизни успевают приступить к размножению и успешно его завершить.

В таких условиях, когда активный период короткий, а еще случаются заморозки и наводнения, часто вызывающие гибель пресмыкающихся, действует достаточно жесткий отбор – на быстрый рост и раннюю половую зрелость. При этом самки и самцы попадают под действие отбора по разным признакам.

Для самок это, например, размер тела: они более крупные. Хотя большинство самок спаривается каждый год, сперматозоиды могут сохраняться в их теле до 15 месяцев и более до оплодотворения, которое произойдет не раньше, чем змея приобретет достаточную массу тела. Обычно это происходит раз в два года, но крупные самки способны приносить потомство ежегодно.

У самцов свои особенности. Если самки достигают половой зрелости в возрасте трех лет, самцы – уже в год или два. Самцы в среднем раньше самок выходят из зимней спячки, то есть, у них выше температура тела и скорость обмена веществ. Проснувшись, самцы образуют крупные скопления, состоящие из тысяч змей, которые пытаются спариться с просыпающимися самками. Брачный сезон длится несколько недель, и если самка участвует в процессе день или два и после спаривания уходит, для самцов эти недели – непрерывный марафон, во время которого они не питаются и находятся в стрессовой ситуации из-за огромного количества конкурентов.

Исследователи из международной группы, возглавляемой учеными из Сиднейского университета (Австралия) исследовали длину теломер самцов и самок подвязочного ужа. Оказалось, что длина теломер у самок не зависит от возраста, а у старых самцов теломеры короче, и стареют и умирают они быстрее самок.

Стресс и голод, который испытывают самцы во время брачного сезона в совокупности с более быстрым обменом веществ способствуют увеличению производства митохондриями активных форм кислорода, повреждающих клеточные макромолекулы, и истощению «противоядия» – эндогенных антиоксидантов. Как следствие, интенсивнее идет повреждение ДНК, в том числе, теломерной, и процесс старения, а энергия, которая могла бы быть выделена на восстановление, репарацию ДНК, уже потрачена на «охоту» за самкой.

Самки подвязочного ужа столько сил на размножение не тратят, и ресурсов для репарации у них достаточно. Видимо, поэтому стабильна длина их теломер и дольше жизнь. Возможно, у них, в отличие от самцов, затраты энергии на предотвращение старения окупаются на уровне вида увеличением фертильности. Впрочем, это только гипотеза, которую ученые собираются проверять в дальнейших исследованиях.

Фото: https://commons.wikimedia.org

Подготовила Мария Перепечаева

: 07.04.2017