От крошечных медуз до огромных акул весом в тонну — некоторые животные опровергают научные представления о старении и смерти.
Гидры, а именно Hydra vulgaris, — существа невзрачные. В самом крупном виде эти пресноводные книдарии (родственники медуз) достигают всего лишь сантиметра в длину. Их миниатюрные тела представляют собой простые, ничем не примечательные трубочки с венчиком щупалец на одном конце. Однако за этой простотой скрывается поразительный секрет: они, похоже, не стареют. Это наблюдение противоречит научным ожиданиям и эволюционной теории, и некоторые ученые называют этих полипов биологически бессмертными. Да, они умирают (от болезней, хищников, голода), но не из-за какой-либо клеточной неизбежности.
Изначально Дэниел Мартинес решил опровергнуть эту сенсацию. Биолог, ныне профессор Помонского колледжа, а тогда аспирант Университета штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук, полагал, что с помощью тщательных наблюдений и экспериментов он сможет застать гидру в процессе старения, или сенесценции. «Я думал… невозможно избежать старения многоклеточному организму», — рассказывал он журналу «Popular Science».
В течение четырех лет (долгий срок для таких маленьких организмов) Мартинес внимательно искал признаки угасания у гидр, которых он содержал в лаборатории — признаки снижения репродуктивной функции или повышения вероятности смерти с течением времени. Однако он ничего не обнаружил. «Результаты не дают никаких доказательств старения гидры… Гидра, возможно, действительно избежала старения и потенциально может быть бессмертной», — признал он в своем исследовании 1998 года.
В последующих исследованиях, которые длились восемь лет, Мартинес и его коллеги получили идентичные результаты. Он поддерживал жизнь отдельных гидр в течение 12 лет, не отметив никаких признаков старения. Он с удовольствием продолжил бы свои наблюдения, если бы жизнь не внесла коррективы в его исследования бессмертия. «Я решил пройти по Тихоокеанской туристической тропе, поэтому не мог продолжать [заботиться о гидрах], потому что хотел отправиться в пятимесячный поход», — говорит он.
После всех проведённых наблюдений Мартинес, наконец, признался себе: «Эти существа не умирают». Скептик был убеждён, но с одной оговоркой: «Мы должны быть осторожны, когда используем слово «бессмертный», потому что мы постоянно убиваем их в моей лаборатории», — говорит он. «Они не бессмертны [в смысле неуязвимы], они просто, похоже, не ощущают времени».
Гидры — яркий пример этого феномена, но они не единственные, кто обладает устойчивостью ко времени. Некоторые другие животные демонстрируют неожиданное долголетие и пренебрежимо малое старение. Постепенно наука раскрывает подробности и теории о различных способах, которыми эти организмы избегают старения.
Как гидры это делают?
Гидры размножаются как половым, так и бесполым путем, создавая почки, которые вырастают в идентичные клоны. Однако они выживают не только благодаря этим дубликатам, но и как отдельные особи. Почему? «У них много стволовых клеток», — говорит Селина Джулиано, молекулярный и клеточный биолог из Калифорнийского университета в Дэвисе. Их тела почти полностью состоят из недифференцированных, «пластичных» клеток, которые могут постоянно делиться и самовосстанавливаться гораздо легче, чем, скажем, клетки сердечной мышцы человека. Гидры могут восстанавливаться и регенерировать практически после любых повреждений, если сохраняется хотя бы часть их центрального тела. Примерно каждые 20 дней особь H. vulgaris обновляется, состоя из совершенно других (хотя и идентичных) клеток, чем раньше, подобно крошечному кораблю Тесея.
Но всё же остается вопрос, как их отдельные клетки настолько устойчивы. «То, что их стволовые клетки бесконечно производят новые клетки, — замечательно», — говорит Джулиано. За редкими исключениями (например, клетки HeLa Генриетты Лакс), клеточные линии других животных имеют определенное количество делений. С каждым последующим умножением они накапливают повреждения, теряют длину теломер и стареют. Как именно клетки гидры избегают истощения, остается загадкой, хотя исследователи делают успехи. У них есть активная теломераза, фермент, который позволяет длинным защитным «хвостам» хромосом регенерировать, говорит Джулиано, — так что это, вероятно, один из кусочков головоломки. Другим, согласно исследованию лаборатории Джулиано 2020 года, по-видимому, является способность гидры подавлять активность «прыгающих генов». С помощью дальнейшего анализа ДНК она надеется обнаружить больше подсказок.
Гренландские акулы
В отличие от гидр, гренландские акулы массивны — достигают 7,3 метра в длину и весят более 900 кг. Это самый крупный вид акул, царящий в холодных, далеких северных океанах как высший хищник. Они также являются самыми долгоживущими из известных видов позвоночных. В одном исследовании 2016 года был определен возраст хрусталиков, собранных из тел 28 самок акул, и было обнаружено, что самой старой было около 400 лет, а возможно, и более 500 лет. Похоже, что эти акулы достигают репродуктивного возраста только к 150 годам — полтора века акульего детства и юности.
Вероятно, существует множество факторов, способствующих тому, что эти крупные рыбы живут сотни лет, но одним из них является их способность восстанавливать свою ДНК, говорит Арне Сам, биолог и биоинформатик из Рурского университета в Бохуме, Германия. Сам и его коллеги изучают генетические коды гренландских акул. Они обнаружили, что у этих животных исключительно большой геном со множеством дублированных генов. Некоторые из этих дубликатов — это гены, кодирующие белки, восстанавливающие ДНК и подавляющие рак. «Идея довольно проста: если у вас больше генов, участвующих в этом процессе, это позволяет вам лучше выживать и иметь больше возможностей для восстановления ДНК», — рассказывает Сам журналу «Popular Science».
Другие исследования показали, что белки-ферменты, кодируемые ДНК акул, исключительно устойчивы, сохраняя стабильно высокий уровень активности даже на протяжении десятилетий. Как правило, с возрастом у животных снижается активность ферментов и общий метаболизм, но гренландские акулы, похоже, не подвержены такой же деградации.
Бессмертные медузы?
Гидры — не единственные книдарии, которые, кажется, не стареют. Turritopsis dohrnii, также известная как бессмертная медуза, имеет свой уникальный способ избежать старения. Вместо того, чтобы постоянно оставаться в стадии полипа, как гидры, и менять свои отдельные клетки, T. dohrnii вырастает во взрослую медузу, а затем чудесным образом реорганизуется и возвращается к своей прежней ювенильной форме в процессе, очень похожем на обратное старение, называемом «трансдифференциацией».
Как и у гидр, поддержание длинных теломер, по-видимому, является частью того, что позволяет осуществлять этот чудесный циклический процесс. И, как и гренландские акулы, эти медузы — мастера генетического и клеточного восстановления.
Хотя не все убеждены, что трюк Turritopsis равнозначен тому чуду, которое удается проделать гидре. По мнению Мартинеса, клеточная реорганизация медузы гораздо больше похожа на бесполое размножение — создание клонального потомства, — чем на продолжение жизни отдельной особи. «Она регенерирует в шарик клеток, из которого затем образуется новый полип, но прежняя медуза исчезает», — объясняет он. «Это захватывающе, но это другой феномен… дегенерация, которая происходит, может быть названа старением», — добавляет он.
Однако, по мнению Джулиано, то, что происходит с гидрами и Turritopsis, может указывать на то, что многие другие родственные виды также подчиняются своим собственным правилам старения и регенерации. «У книдарий это, возможно, не исключение», — говорит она. Возможно, это просто вопрос того, что было и не было изучено. И, возможно, это распространяется и на другие клады. Некоторые планарии, или плоские черви, похоже, обладают аналогичной способностью к бесконечной регенерации, подобной книдариям. По словам Джулиано, было проведено ограниченное количество исследований продолжительности жизни, «но я знаю, что люди просто считают их по сути бессмертными».
Голые землекопы
Голые землекопы — практически безволосые, подземные, эусоциальные грызуны с иерархической структурой, напоминающей муравьев и пчел, — выделяются во многих отношениях. Один из пунктов в их длинном списке особенностей — это продолжительность жизни. По сравнению с другими грызунами (и мелкими позвоночными в целом) землекопы живут удивительно долго. Известно, что они доживают до 40 лет, что на 12 лет дольше, чем их ближайший конкурент среди грызунов — африканский дикобраз, который живет до 28 лет.
Хотя это бесконечно далеко от бессмертия, землекопы, как и гидры, приближаются к старости без заметного ухудшения здоровья или физиологии. Частично это связано с их относительно медленным метаболизмом. Голые землекопы дышат очень медленно, их клетки устойчивы к кислородному голоданию, и у них такая низкая базовая температура тела, что они фактически являются эктотермами (или холоднокровными). Кроме того, играют роль и другие факторы.
Землекопы особенно впечатляют своей способностью предотвращать рак, болезнь старости, которая широко распространена среди других грызунов. Исследования показывают, что они делают это посредством «раннего контактного ингибирования», говорит Сам. Когда их клетки начинают разрастаться и сталкиваться друг с другом — как при раннем образовании опухоли, — это запускает механизм, который останавливает рост клеток. Соединение, которое запускает клеточный противораковый каскад, — гиалуроновая кислота — является распространенным ингредиентом косметических и антивозрастных средств, хотя его рекламируемая функция в сыворотках и кремах сильно отличается от того, что он делает в клетках землекопов.
Морские и сухопутные черепахи
Некоторые черепахи живут так долго, что умудряются стать знаменитостями на втором веке своей жизни. Но не только отдельные представители семейства черепах демонстрируют замечательную способность избегать смерти. Многие виды морских и сухопутных черепах практически не стареют, особенно в неволе, согласно исследованию 2022 года, опубликованному в журнале «Science». Три четверти из 52 обследованных видов не показали практически никаких признаков старения. На практике это означает, что из года в год риск их смертности не увеличивался, говорит Фернандо Кольчеро, демограф-статистик из Института эволюционной антропологии Макса Планка в Германии.
Однако эта тенденция справедлива только для животных, содержащихся в зоопарках и аквариумах. «В дикой природе показатели намного круче, чем в зоопарках», — говорит Кольчеро. По его словам, это иллюстрирует ту же тенденцию, которую демонстрирует продолжительность жизни человека за последнее столетие: когда вы улучшаете условия окружающей среды организма, он может жить гораздо дольше и здоровее. Как именно черепахи уменьшают или устраняют старение, когда содержатся в неволе, остается открытым вопросом, отмечает Кольчеро, но ясно, что существует зависимость между окружающей средой и старением.
Омары (и другие моллюски)
Омары — еще одно невероятно долгоживущее водное животное, возраст некоторых особей оценивается более чем в 100 лет. Помимо очень медленного старения, эти ракообразные также никогда не перестают расти (официальный мировой рекордсмен весил 20 кг). Они становятся все больше и больше, пока весь этот рост и линька не становятся слишком тяжелым бременем. Создание и сбрасывание все более крупных экзоскелетов в конечном итоге становится слишком энергозатратным, и в какой-то момент они не могут полинять и умирают. Хотя это не старение в традиционном эволюционном понимании, когда клетки деградируют с течением времени, это увеличение риска смертности как побочный продукт достижения зрелости.
И среди морских обитателей с панцирем омар не самый впечатляющий. Океанические квахоги, вид моллюсков, могут жить более 500 лет. Один конкретный экземпляр, получивший прозвище Мин (в честь китайской династии, во времена которой он родился), был найден у берегов Исландии в 2006 году. Подсчет колец роста на раковине показал, что моллюск пережил 507 годовых циклов, прежде чем был убит для исследования. Это самое долгоживущее неколониальное животное из когда-либо обнаруженных.
В мире животных существуют удивительные примеры долголетия и сопротивления старению. Крошечные гидры постоянно обновляют свои клетки, гренландские акулы обладают мощными механизмами восстановления ДНК, а голые землекопы практически не подвержены раку. “Бессмертная” медуза Turritopsis dohrnii способна возвращаться к ювенильной форме, а черепахи в неволе демонстрируют пренебрежимо малое старение. Даже омары и моллюски, хотя и ограничены трудностями роста и линьки, живут дольше большинства других животных своего размера. Эти примеры бросают вызов нашим представлениям о старении и открывают новые пути для изучения долголетия.
Читайте также: Сможем ли мы обрести бессмертие с помощью загрузки сознания?
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.