: 17.01.2020

Рецепт долголетия «живого ископаемого» гинкго билоба

Люди – существа многоклеточные, и нам, как и всем многоклеточным, за исключением некоторых беспозвоночных, таких как медузы из рода Turritopsis, присуще старение. 

На уровне клетки старение обычно сопровождается укорочением теломер – концевых участков хромосом, накоплением мутаций и эпигенетическими (не затрагивающего структуру) изменениями геномной ДНК. Что касается старения на уровне целого организма, то известно, что у животных оно, как правило, коррелирует со снижением активности стволовых клеток, способных превращаться во все другие клетки организма, обеспечивая обновление тканей. Но хотя среди растений встречается немало долгожителей, таких как сосна остистая межгорная, продолжительность жизни которой достигает нескольких тысячелетий, механизмы, лежащие в основе старения их организма и долголетия, еще предстоит изучить. 

У растений есть аналог стволовых клеток животных – это первичная меристема, состоящая из неспециализированных клеток, способных обеспечивать рост и образование новых органов в течение всей жизни растения. Из клеток меристемы между «мертвой» древесиной и корой дерева формируется тонкий слой особой ткани – камбия. Живые, способные к делению клетки камбия дают начало проводящей сосудистой ткани – аналогу нашей кровеносной системы, и обеспечивают прирост дерева в толщину. Так как активность этих клеток зависит от сезона, то в результате на дереве образуются так называемые годичные кольца. 

Недавно группа китайских и американских ученых исследовали на основе годичных колец возрастные изменения деревьев гинкго двулопастного (Ginkgo biloba), растущих в Китае. Этот вид часто называют «живым ископаемым»: древние гинкго, практически ничем не отличающиеся от современных, были широко распространены в лесах мезозойской эры, особенно в юрском и меловом периодах. До нашего времени дожил лишь один вид из отдела Гинкговидные, но зато этот реликт отличается завидным долгожительством (по крайней мере до 1000 лет). 

Изучая годичные кольца, ученые обнаружили, что возраст обследуемых деревьев составил от 15 до 667 лет. С возрастом ширина колец, как и число камбиальных клеточных слоев, у них уменьшалась, что могло быть связано с увеличением радиуса ствола. При этом на основе более надежного стандартизированного показателя радиального роста – прироста базальной площади (BAI), можно утверждать, что камбий гинкго сохраняет способность к непрерывному росту в течение по крайней мере сотен лет, т.е. скорость роста дерева остается относительно неизменной. Кроме того, у деревьев разного возраста не было обнаружено различий по площади листьев, эффективности фотосинтеза и скорости прорастания семян. Известно также, что даже гинкго возрастом старше 1000 лет сохраняют высокую жизнеспособность пыльцы и могут успешно производить семена. 

На следующем этапе исследования ученые сравнили активность генов и работу регуляторных молекул микроРНК, способных включать и выключать определенные гены, а также содержание фитогормонов в листьях и камбии у деревьев разного возраста.

Оказалось, что гены, связанные с устойчивостью к патогенам и выработкой защитных соединений, у деревьев разного возраста работали одинаково. Активность ряда генов, связанных с клеточным старением (в частности, с утилизацией ненужных клеточных компонентов), повышалась лишь в гибнущих листьях – независимо от возраста дерева. Но «живой» камбий у молодых и старых деревьев по этим параметрам не различался.

Единственное исключение – гены, определяющие деление и дифференцировку клеток, которые были менее активны у старых деревьев. Кроме того, у этих деревьев образовывалось меньше гормона роста (индол-3-уксусной кислоты), и больше – его «антагониста», абсцизовой кислоты. 

Таким образом, у долгоживущего гинкго были обнаружены механизмы, поддерживающие баланс между процессами роста и старения. Нестареющий камбий позволяет этому дереву жить если не вечно, то очень долго – пока через сотни или тысячи лет скорость деления этих клеток не понизится до критического уровня. Главная проблема для них – не старость как таковая, а «несчастные случаи», такие как нашествие вредителей или природная катастрофа.

: 17.01.2020