Они живут там, куда доползет не каждый дипломированный биолог. Они ставят с ног на голову наши представления о том, как должен работать живой организм. Они умеют то, о чем мы можем только мечтать. А мы? Завидуем. Отправляемся за ними в долины, глубины и трясины. Тратим лучшие годы жизни и фамильное наследство на поиски их секретов. Что мешает нам повторить их успех? Встречайте первого из них: невозмутимый, неуязвимый и практически бессмертный — голый землекоп.
Чему здесь завидовать?
Глубина интереса и внимания научного сообщества к голому землекопу не пропорциональна ни его размерам, ни внешней привлекательности, ни распространенности в природе. Это довольно несимпатичный грызун, немногим крупнее мыши, обитающий в подземных ходах в восточной части Африки. Но на удивление живучий. Его не берут ни сердечно-сосудистые заболевания, ни рак, ни даже время — старость в привычном нам понимании у него не наступает (точнее, она наступает очень, очень поздно). Победить землекопа может только другой землекоп, в честном бою.
У нас к землекопу множество вопросов. С одной стороны, почему он не стареет даже на клеточном уровне? Куда делись механизмы старения клеток, общие для большинства млекопитающих? С другой стороны, как он справляется с болезнями, неизбежно сопровождающими старость? Например, распространенная гипотеза предполагает, что старение клеток позволяет предотвратить развитие рака. Землекоп же обходится и без рака, и без старения. Как ему это удается?
Землекоп представляется нам абсолютно сверхъестественным существом, этаким Кощеем Бессмертным, которого ничем не проймешь. Однако, отправившись на поиски заветного сундука с иголкой, ученые обнаружили много других неожиданных особенностей нашего героя. Например, голый землекоп является холоднокровным, то есть не поддерживает постоянную температуру тела, как другие млекопитающие. Его ткани способны более получаса обходиться без кислорода. В его мозге в течение всей жизни продолжают делиться клетки, а половое созревание наступает необычно поздно для грызуна. Попробуем увязать вместе все эти особые приметы и разобраться, имеют ли они отношение к продолжительности жизни.
Как он делает это?
Что мы имеем в виду, когда говорим, что голые землекопы не стареют? С точки зрения обывателя, это означает, что землекоп выглядит одинаково вне зависимости от возраста (и это правда). С точки зрения ученого — что шансы умереть с течением времени у него не изменяются, то есть организм «старого» землекопа не менее крепок и здоров, чем у его «молодого» сородича.
 |
Как смертность изменяется с возрастом: мышь,
человек, лошадь, голый землекоп.По оси Y смертность, по оси Х — слева
возраст, справа возраст, деленный на возраст полового созревания.
Источник: J Graham Ruby et al. / eLife
2018;7:e31157 / CC BY 4.0
|
Однако на клеточном уровне все оказалось гораздо интереснее. Совсем недавно группа ученых решила поискать у землекопов отдельные старые клетки. (Вообще, это отдельная тема для дискуссий — как отличить старую клетку от молодой.) Тем не менее существует эффективный, хоть и не универсальный способ — окрасить в клетках ß-галактозидазу, фермент, расщепляющий углеводы. Чем старше клетка, тем больше в ней поломок, которые нужно расщеплять, и тем больше ß-галактозидазы она производит. Оказалось, что отдельные старые клетки есть даже у новорожденных землекопов. То есть клетки стареют, а землекоп в целом — нет? Как так?
Судя по всему, дело не в самом факте старения, а в том, как клетка на это реагирует. Некоторые люди при появлении первых морщин объявляют себя недееспособными и впадают в уныние, а другие продолжают работать, ухаживать за собой и радоваться жизни до самого смертного одра. Клетки землекопов, по всей видимости, такие вот бодрые старички. В то время как клетки млекопитающих под действием стресса запускают программу самоубийства или выделяют «вещества уныния», призывающие иммунные клетки (то есть совершают опосредованное самоубийство), клетки землекопов сохраняют спокойствие. Чем меньше уныния витает в воздухе, тем меньше гибнет стареющих клеток и тем слабее воспаление, которое обычно приводит к разрушению ни в чем не повинных клеток тоже.
Наши клетки впадают в уныние не без причины. Известно, что, если не устранить поломки своевременно, клетка может превратиться в раковую, и тогда мало не покажется никому. А голые землекопы не боятся рака. До недавнего времени считалось, что у них рак не может развиться в принципе, лишь два года назад у них впервые обнаружили опухоли. Дело в том, что клетки голых землекопов умеют лучше, чем наши, блокировать чрезмерное деление. В результате, даже если превратить их взрослые клетки в стволовые (индуцированные плюрипотентные стволовые клетки), они продолжат вести себя скромно и не будут образовывать опухоли. В то время как индуцированные плюрипотентные клетки других млекопитающих, будучи подсажены в организм, формируют тератомы (огромные опухоли устрашающего вида).
Почему мы так не умеем?
Чем мы хуже? Как так вышло, что они умеют, а мы нет? Этому есть два возможных объяснения. Первое — суровые условия. Голые землекопы всю жизнь проводят под землей, где мало кислорода и вовсе нет солнечного света. Но у этого мрачного существования есть и оборотная сторона: ультрафиолетовые лучи и кислород — одни из главных источников поломок в клеточной ДНК. Чем их меньше, тем слабее риск получить повреждение, а клетки целее. Однако нехватка кислорода приводит к дефициту энергии. И, чтобы как-то выжить, землекопы включают режим жесткой экономии ресурсов. Например, они перестают поддерживать постоянную температуру тела и становятся холоднокровными. Они стараются не тратить клеточные резервы, поэтому не злоупотребляют клеточным самоубийством. Наконец, они экономят даже на работе генов. Ученые проследили за активацией генов в клетках землекопов, которых облучали радиацией. Оказалось, что по сравнению с мышами у землекопов в стрессовых условиях клеточных процессов запускается больше, а генов — меньше. То есть землекопы освоили эффективный менеджмент даже на генном уровне! Вот до чего доходит экономия.
Второе объяснение — сложная социальная структура. Большинство голых землекопов в размножении активно не участвуют, потомство производят лишь самка-королева и несколько самцов. Однако, если они погибнут, шанс передать свои гены потомству появится и у простых смертных землекопов. Поэтому им выгодно как можно дольше оставаться способными к размножению. Это значит, что отбор действует на землекопов в течение всей их жизни, и старение оказывается для них невыгодной стратегией. У большинства других животных все происходит наоборот: они передают гены потомству только в короткий репродуктивный период, а затем становятся не нужны или даже наоборот — конкурируют с молодняком за ценные ресурсы. Потому не так уж и удивительно, что в их геноме копятся варианты генов, способствующих развитию старческих заболеваний. Иными словами, есть две стратегии, как в известной песне про костер: активно размножаться в короткий период и «все спалить за час», как поступает большинство животных, или же «свой огонь сберечь» и годами ждать шанса размножиться (и, возможно, не дождаться) — это выбор землекопов.
 |
Взрослый голый землекоп (слева) и новорожденный
крысенок (справа). Найдите 10 отличий. Фото: Meghan Murphy, Smithsonian’s National Zoo / flickr / CC
BY-NC-ND 2.0 и La Tarte au Citron / flickr / CC BY-ND
2.0
|
Как жить дальше?
По результатам последних десятилетий изучения голого землекопа, он предстает не столько Кощеем, сколько гоголевским Плюшкиным. Секрет его «бессмертия» — жизнь взаперти, спокойствие, суровая экономия и неусыпная бдительность. Единственное, что отличает землекопа от Плюшкина, — развитая социальная структура. Однако она же и является той самой иголкой в кощеевом сундуке, так как в природе землекопы чаще всего погибают в драках друг с другом.
Повторить успех голого землекопа нам едва ли удастся. Чем глубже ученые вгрызаются в работу его клеток, тем больше механизмов контроля и экономии ресурсов они обнаруживают. Иными словами, дело не в какой-то одной чудо-молекуле, а в масштабной перестройке самых разных клеточных процессов. Впрочем, стоит отметить, что в копилке у современной науки пока недостаточно данных, чтобы однозначно счесть землекопов бессмертными. Их относительно недавно начали выращивать в лабораторных условиях, поэтому до конца неизвестна максимальная продолжительность их жизни. К тому же пока недоступны для изучения культуры клеток землекопов-долгожителей. Возможно, эксперименты с ними дадут совсем другие результаты.
Но не стоит отчаиваться. Год назад появилась статья, авторы которой убедительно показывают, что человек тоже в некотором роде голый землекоп. Если пристально поглядеть на землекопов, то видно, что их взрослые особи больше похожи на новорожденных, чем на взрослых грызунов. Это подтверждается и рядом других признаков: отсутствие волосяного покрова, половая незрелость (созревание у землекопов происходит сильно позже, чем у других грызунов), деление клеток мозга, способность выживать в отсутствие кислорода (которая помогает детенышам млекопитающих переживать роды, но потом исчезает) и так далее.
Все эти признаки указывают на неотеническое происхождение землекопов — иными словами, они появились в результате того, что некоторые грызуны стали медленнее развиваться и дольше «оставаться детьми».
Так вот, авторы статьи предполагают, что подобно тому, как землекоп — это неотенический грызун, человек — это неотеническая обезьяна. И действительно, по некоторым признакам (редкий волосяной покров, позднее половое созревание, строение черепа) люди больше похожи на детенышей, чем на взрослых обезьян. И живут люди в среднем дольше своих дальних родственников, например, где-то в два раза дольше, чем шимпанзе. Это может показаться несерьезным по сравнению с достижением землекопа, который живет в 10 раз дольше, чем мышь (30 лет против 3). Однако можно предположить, что наш путь еще не закончен. Чем дальше развивается общество, тем выше роль бабушек и дедушек в заботе о потомстве, а родители чаще заводят детей в более позднем возрасте. Так что дрожи, голый землекоп: мы медленно, но верно тебя догоняем.
Полина Лосева