: 03.12.2023

Млекопитающие: старение как результат выживания среди динозавров

Живые существа стареют и умирают, и люди – не исключение. По достижении определенного возраста мы чаще болеем возрастзависимыми заболеваниями, в наших клетках нарушается работа митохондрий, производящих энергию, укорачиваются теломеры – защитные колпачки хромосом, изменяется уровень метилирования регуляторных областей ДНК (эпигенетическое старение). Каскад этих и других метаболических нарушений ведет к старению клеток и органов и в конечном итоге к смерти.

Ученых давно интересуют эволюционные аспекты старения. Оценка его темпов – нетривиальная задача, но, в принципе, можно рассчитать показатель скорости старения (точнее, скорость увеличения смертности с возрастом), которую можно использовать при сравнении разных животных.

Оказывается, отличительной чертой старения млекопитающих является экспоненциальный рост смертности с возрастом, тогда как другие таксоны демонстрируют разнообразие темпов старения. Во всех таксонах есть виды как с быстрым, так и с медленным старением. Однако среди млекопитающих нет тех, для кого характерно очень медленное, слабовыраженное старение, что можно наблюдать у амфибий и десятков видов рептилий, включая многих черепах.

Часто говорят о голых землекопах как о виде млекопитающих, слабо подверженном старению, однако профессор де Магальяйнс подчеркивает, что и у них возникают такие возрастные изменения, как старение кожи, саркопения (потеря скелетной мышечной массы) и кифоз (деформация позвоночника), а также эпигенетическое старение.

Согласно его гипотезе «бутылочного горлышка долголетия» (longevity bottleneck hypothesis), эта особенность появилась у млекопитающих еще в мезозое, когда на планете господствовали динозавры, а первые млекопитающие были в основном очень маленькими животными, ведущими ночной образ жизни и находящимися внизу пищевой цепочки.

В таком состоянии предки современных млекопитающих провели более 100 млн лет, и все это время они испытывали эволюционное давление, стараясь выжить с помощью быстрого размножения. А поскольку детенышей рождают молодые, здоровые животные, естественный отбор отдает предпочтение генным вариантам, обеспечивающим репродукцию и выживание в молодом возрасте. К примеру, он не будет отбраковывать мутации, которые вызывают рак у пожилых двухлетних мышей, уже оставивших потомство и более «не нужных» для выживания вида.

Длительный период эволюционного давления в пользу «быстрого» жизненного цикла мог привести к потере или инактивации «за ненадобностью» генов долголетия, связанных, к примеру, с регенерацией тканей и репарацией («ремонтом») ДНК. Кстати сказать, рептилии и амфибии, помимо медленного старения и устойчивости к раку, умеют еще и хорошо регенерировать: они отращивают утерянные конечности, у них постоянно происходит замена зубов.

За десятки миллионов лет, прошедших с вымирания динозавров, появилось огромное разнообразие видов млекопитающих, включая крупные и долгоживущие виды, такие как слоны, киты и люди. Млекопитающие приспособились, освоив и относительное долголетие, и механизмы подавления раковых опухолей, но, вероятно, все это лишь в рамках, оставшихся со времен динозавров. А возможно, что аналогичные ситуации, определившие более короткую жизнь тех или иных видов, складывались и в более позднее время.

Пока все это только гипотеза: причины различий в скорости старении могут быть самые разные. Например, в случае млекопитающих свою роль могла сыграть их теплокровность. Однако у птиц – отдаленных «родственников» динозавров и имеющих более высокую температуру тела, чем млекопитающие, – продолжительность жизни относительно больше.

В пользу гипотезы де Магальяйнса говорит как минимум один факт, полученный методами эволюционной геномики. Так, известно, что в линии эвтериев – ранних млекопитающих, распространенных в меловом периоде, – была утеряна система защиты ДНК с помощью фермента фотолиазы, активируемая действием света. При искусственном внедрении гена фотолиазы в геном мышей репарация ДНК у них улучшается. Вероятно, для подтверждения (или опровержения) гипотезы «бутылочного горлышка долголетия» следует проанализировать «образцы» активации и регуляции генов у разных видов.

Литература по теме:

1. Долголетие: от фантазий к технологиям продления здоровой жизни
2. Структура и длина теломер: загадкам нет конца
3. Как писать и переписывать партитуру ДНК
4. Можно ли отменить старение?
5. В тени динозавров. Родословная млекопитающих
6. Голые землекопы с трудом раскрывают секреты своей устойчивости к раку
7. Чарлз Дарвин и эволюционная теория
8. Биорегуляторы регенерации – работают в малых дозах
9. Загадки «ржавой» ДНК
10. Ученые вырастили лягушкам новые ноги
11. Родиться баобабом
12. Почему слоны редко болеют раком

: 03.12.2023