Перспективы отбора - Елена Наймарк

Ученые изготовили питательную среду для дрожжей на основе экстрактов из молодых дрожжевых клеток (хронологический возраст которых составлял 3 дня) и из старых (8 дней). В таких экстрактах содержится достаточное для роста дрожжей количество всех питательных веществ, кроме глюкозы, которую добавляли отдельно.

Оказалось, что дрожжи, культивируемые на «молодой» питательной среде, живут дольше, чем такие же дрожжи, выращиваемые на «старой» (рис. 23.1). Выяснилось также, что экстракт старых клеток сокращает жизнь дрожжам в том числе и в очень высоких концентрациях. То есть дело не в том, что в «старом» экстракте не хватает чего-то полезного (иначе повышение концентрации сгладило бы эффект), а в том, что в нем присутствует что-то вредное. Дополнительные эксперименты показали, что низкомолекулярная фракция дрожжевого экстракта сильнее влияет на продолжительность жизни, чем высокомолекулярная. Это логично, поскольку низкомолекулярные соединения легче усваиваются клетками.

рис. 23.1. Выживаемость дрожжей на «молодой» и «старой» питательной среде. По вертикальной оси — процент выживших клеток, по горизонтальной — число отпочкованных дочерних клеток (репликативный возраст). По рисунку из Lee et al., 2017.

Опыт на дрозофилах. Простейший лабораторный корм для дрозофил готовят на дрожжевой основе (50–60 г свежих дрожжей долго варят в литре воды) с сахаром и еще кое-какими добавками. Исследователи заменили в этом рецепте вареные дрожжи на экстракт молодых или старых дрозофил. Для приготовления экстракта молодые мухи (в возрасте 3–5 дней после выхода из куколки) живьем замораживались в жидком азоте. Затем их толкли в порошок, разводили в воде и центрифугировали. При этом все нерастворимое выпадало в осадок, а супернатант (надосадочную жидкость) использовали вместо дрожжей в рецепте мушиного корма. Для «старого» корма использовали мух, умерших естественной смертью в возрасте 30–60 дней. Количество мушиного экстракта, добавляемого в корм, подбирали таким образом, чтобы содержание белков в нем оставалось неизменным по сравнению со стандартным кормом на дрожжевой основе.

Оказалось, что на «молодой» диете самки дрозофил живут в среднем дольше, чем на «старой». Самцов не тестировали попросту потому, что у экспериментаторов не хватило заготовленных на корм старых мух, такое тоже случается в науке. Таким образом, закономерность, обнаруженная у дрожжей, оказалась справедливой и для самок дрозофил.

Опыт на мышах. Чтобы протестировать группу мышей на продолжительность жизни, требуется много корма, ведь мыши живут года два-три, а иногда и больше. Поэтому можно понять исследователей, решивших не связываться с массовой заготовкой мышиного мяса и использовавших более доступный материал — мясо молодых (трехлетних) и старых (двадцатипятилетних) самцов благородного оленя. Этих животных разводят на фермах, поэтому добыть оленя нужного возраста не составляет большого труда. Содержание белков и жиров в мышцах молодых и старых оленей различается (у молодых больше белка и меньше жира), что может влиять на продолжительность жизни тех, кто ими питается. Поэтому ученым пришлось сбалансировать «молодую» и «старую» диету по белку, жиру и калорийности путем смешивания стандартного мышиного корма с оленьим мясом в разных пропорциях.

Диета не повлияла на продолжительность жизни самцов мышей, зато по самкам результаты получились такие же, как по дрожжам и дрозофилам: на «старой» диете самки прожили меньше (на 13 %), чем на «молодой».

Таким образом, на всех трех объектах было показано, что «старая» диета сокращает жизнь по сравнению с «молодой». Этот результат согласуется с предположением, согласно которому молекулярные изменения, происходящие с возрастом, негативно сказываются на жизнеспособности, а «плохая биохимия», характерная для старых организмов, может негативно влиять на продолжительность жизни тех, кто ими питается.

Данное исследование отличается от большинства научных статей, публикуемых сегодня в высокорейтинговых журналах, своей удивительной простотой и дерзостью. Использованные методы уязвимы для критики. Например, молодые дрозофилы для приготовления экстракта замораживались живьем, а старые — посмертно, так что отличались они не только возрастом. Симбиотические микроорганизмы — бактерии и дрожжи, живущие в кишечнике и на поверхности тела дрозофил, — могли пережить замораживание и затем размножиться на мушином корме, влияя на продолжительность жизни тестируемых мух (причем известно, что состав мушиной микробиоты с возрастом меняется). У тестируемых дрожжей измеряли репликативный возраст, однако для приготовления питательной среды клетки сортировали по хронологическому (потому что так проще). Самцов дрозофил, как упоминалось выше, не тестировали вообще. Первые два вида кормили экстрактами конспецифичных организмов, а мышей — не мышатиной, а олениной (поскольку трудно запасти столько мышатины).

Проведенные опыты должны быть многократно повторены другими исследователями, прежде чем мы получим право делать на их основе далеко идущие выводы. Но все же совпадение результатов, полученных на трех модельных объектах, впечатляет. Будем надеяться, что дальнейшие исследования скоро покажут, насколько общий характер имеет обнаруженная закономерность и какие именно «старческие вещества» негативно сказываются на продолжительности жизни.

Голые землекопы и люди отличаются от своих родственников (грызунов и приматов соответственно) двумя редкими особенностями: высоко развитой социальностью и долголетием. Российские и германские биологи проанализировали факты, свидетельствующие о том, что у этих двух видов млекопитающих есть еще одна важная общая черта — ювенилизация (неотения), то есть задержка развития, ведущая к сохранению у взрослых особей ряда детских и даже эмбриональных признаков. Не исключено, что все три необычные особенности голых землекопов и «голых обезьян» — социальность, долголетие и неотения — эволюционно связаны между собой.

Голые землекопы (рис. 24.1) — удивительные эусоциальные млекопитающие, существование которых было предсказано биологом Ричардом Александером, специалистом по эволюции социальности, еще до того, как образ жизни этих грызунов стал известен науке (Alexander, 1974).

Голые землекопы обладают целым рядом уникальных особенностей. По словам того же Александера (который всерьез занялся изучением голых землекопов, когда выяснилось, что предсказанные им эусоциальные роющие грызуны реально существуют), эти животные так же резко выделяются среди грызунов, как люди — среди приматов.

Одним из самых удивительных свойств голых землекопов является их долголетие. В лаборатории они могут жить до 30 лет и более. Предел до сих пор не установлен, поскольку голых землекопов не так давно начали содержать в неволе. Другие грызуны такого же размера (голый землекоп — зверек чуть крупнее мыши) живут раз в десять меньше. Неудивительно, что геронтологи, ищущие способы продления человеческой жизни, возлагают большие надежды на изучение голых землекопов.