От слона до мыши: биологи вывели универсальную формулу продолжительности жизни

Почему комнатные мухи живут несколько дней, мыши – два года, а люди – многие десятилетия? Похоже, учёные наконец нашли универсальный фактор, который определяет продолжительность жизни животных того или иного вида. Речь идёт о скорости, с которой укорачиваются теломеры в клетках.

Напомним, что теломеры – это концевые участки хромосом. Когда клетка делится путём митоза, каждому из двух своих "потомков" она оставляет тот же набор хромосом, что был у "родителя". Для этого к каждой хромосоме прикрепляется молекула специального белка, которая копирует хромосому. И прикрепляется она к концу хромосомы, то есть к теломере.

Но фермент копирует хромосому не целиком. Каждый раз он пропускает самый конец теломеры (в том числе тот участок, на котором сам и "сидит"). В результате при каждом делении клетки теломеры укорачиваются.

Спустя некоторое число делений (для человека около 50) теломеры становятся настолько короткими, что белку становится больше не к чему прикрепиться. Клетка теряет способность делиться и со временем безвозвратно погибает.

Учёные давно подозревали, что в этом и заключается одна из главных причин старения. Скептики же возражали, что нет никакой зависимости между продолжительностью жизни, характерной для данного вида, и длиной теломер новорождённой особи.

Так, у человека при рождении длина теломер составляет от 5 до 15 тысяч пар нуклеотидов, а у мыши – около 50 тысяч. Тем не менее человеческая жизнь измеряется десятилетиями, а грызуны зачастую не доживают и до двух лет.

Научная группа во главе с Марией Бласко (Maria Blasco) из Испанского национального центра исследований рака, похоже, нашла объяснение. Как указывают учёные в статье, опубликованной в журнале PNAS, важна не столько исходная длина теломер, сколько скорость их укорочения.

Исследователи измерили скорость, с которой изменяют свою длину теломеры у восьми видов живых существ. "Под прицел" попали домовая мышь, домашняя коза, чайка Одуэна, северный олень, белоголовый сип, афалина, красный фламинго и суматранский слон. Для этого учёные собрали образцы клеток нескольких особей каждого вида. Среднюю продолжительность жизни, характерную для этих видов, авторы выяснили из работ предшественников.

Эти данные они позднее дополнили цифрами, относящимися к человеку, также известными из предыдущих работ.

Выяснилось, что существует простая математическая связь между средней продолжительностью жизни L и скоростью сокращения теломер V (в парах нуклеотидов в год) того или иного вида животного. А именно, L пропорционально V^-n, где n – показатель степени, определённый экспериментально.

Авторы также проверили влияние таких известных факторов, определяющих продолжительность жизни, как размер особи (в среднем особи более крупных видов живут дольше) и частота сердечных сокращений (чем чаще бьётся сердце, тем, увы, быстрее оно остановится). По расчётам авторов, их формула предсказывает продолжительность жизни точнее, чем любая из этих двух зависимостей.

Биологи заявляют, что это первое исследование, в котором была измерена и сопоставлена скорость сокращения теломер у нескольких видов, чьи эволюционные линии разошлись очень давно. Напомним, что последний общий предок млекопитающих и птиц жил ещё в палеозойскую эру.

Теперь, разумеется, полученную зависимость нужно проверить на многих других видах. Если выяснится, что она действительно универсальна, это будет очень важным открытием.

Авторы также намерены провести такое исследование для видов, которые сильнее всего выбиваются из закономерности "маленькие умирают раньше", например, для летучих мышей и знаменитых голых землекопов.

Разумеется, этот вопрос интересен не только с точки зрения фундаментальной науки. Человечество много веков волнуют способы продления жизни. Если выяснится, что главная причина старения всё-таки в деградации теломер, определится и основная мишень для будущих "таблеток долголетия".

Впрочем, этот путь не обещает быть простым. В частности, уже известно, что чрезмерное удлинение теломер действует на клетки пагубно. А ещё существуют клетки, у которых нет никаких проблем с укорочением теломер, но они, к сожалению, раковые.

Напомним, что ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о "переключателе", регулирующем длину теломер, и о том, как отвечающий за это фермент разглядели в беспрецедентных деталях.