Долгожители живут долго за счет особенных генов

Российские биологи вместе с зарубежными коллегами изучили митохондриальные геномы японских долгожителей и установили, какие их особенности влияют на долгую жизнь носителей. Ученые пришли к выводу, что биологически продолжительность жизни не зафиксирована жестко и заметно варьируется в зависимости от набора генов того или иного организма.

На протяжении длительного времени ученые считали, что все многоклеточные организмы подвержены старению и смерти. В XX веке выяснилось, что ситуация не так однозначна: целый ряд видов показывает так называемое «пренебрежимое старение» (negligible senescence). Отдельные виды, например, стрекающее вида Turritopsis nutricula, потенциально биологически бессмертны. Разумеется, этот тезис надо воспринимать с осторожностью, поскольку, чтобы убедиться в «бессмертии» организма, надо наблюдать такое существо бесконечное количество лет, что науке не под силу. Сейчас можно говорить лишь о том, что ученые не зафиксировали смертей от старости у представителей этого вида.

После того, как ученые обнаружили пренебрежимое старение у голых землекопов, стало ясно, что и для млекопитающих ситуация со старением может быть неоднозначной. Это потенциально указывает на то, что при определенных комбинациях генов и продолжительность жизни человека может отличаться от стандартной. Существуют гипотезы о том, что смерть и старение многоклеточных организмов это не исходные их черты. Будто бы многоклеточные приобрели все это в ходе эволюции, поскольку гибель более старых особей позволяла виду быстрее меняться в условиях быстро изменяющейся окружающей среды.

Авторы новой работы обратились к данным о знаменитых своими долгожителями японцах. Они исследовали носителей митохондриальной гаплогруппы D4a, которых необычайно много среди тех японцев, что по возрасту старше 105 лет. Митохондриальный геном наследуется лишь по женской линии, а конкретно D4a распространен главным образом в Японии, Таиланде и Лаосе. Носителей именно этой митохондриальной гаплогруппы

Исследователи сосредоточились на том, как митохондриальный геном носителей этой гаплогруппы влияет на накопление мутаций в соматических (неполовых) клетках. Накопление таких мутаций после деления клеток — один из основных факторов старения. Частота таких мутаций тем выше, чем больше в ДНК прямых повторов отдельных отрезков, поэтому исследователи рассматривают такие повторы как аллели (аллелью называют различные формы одного и того же гена) потенциально вредоносные в пожилом возрасте.

Ученые искали такие аллели в митохондриальном геноме носителей гаплогруппы D4a. Исследователи обнаружили, что в общих прямых повторах этих аллелей — наиболее длинных повторах в митохондриальном геноме — есть точечные «разрывы». Они представляют собой мутации в виде генов, вид которых изменяют случайные процессы. Эти гены не повторяются от одного общего прямого повтора к другому.

Из этого исследователи делают вывод, что подобные разрывы в ДНК как минимум частично объясняют необычайное долголетие среди японцев-носителей гаплогруппы D4a. Вместе с тем, авторы не смогли найти никаких признаков того, что такая особенность митохондриальной ДНК как-то помогает ее носителям передавать свои гены в рамках отбора. Когда они попытались найти у 700 видов млекопитающих сходную связь между малым количеством прямых общих повторов в митохондриальной ДНК и успехом в половом отборе, то также не обнаружили такой связи.

По всей видимости, эта особенность проявляется лишь в настолько пожилом возрасте, что размножение уже почти не идет (полностью не идет для женщина из-за климакса, и маловероятно для мужчин, из-за возраста и репродуктивного статуса их половых партнеров). Если шансы размножиться от той или иной особенности ДНК не повышаются, то никакого положительного отбора такая особенность генома не испытывает.

Однако такая черта и не мешает ее носителям проходить естественный отбор, то есть размножаться или преуспевать в молодом и среднем возрасте. Отсутствие «минусов» у такой особенности митохондриальной ДНК делает ее положительной чертой. Ученые отмечают, что обнаружение такой нейтральной в плане отбора черты, способствующей здоровой и длительной старости, важно как для создания будущих геронтологических лекарств, так и для того, чтобы глубже понимать эволюционные процессы, приведших к старению.