Текст уведомления здесь

Голый землекоп и секрет вечной молодости

Первый рассказ из серии о фантастических тварях и о том, чему они могут нас научить

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.
Добавить в закладки
Комментарии

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?

«Чердак» собрал уже целый бестиарий фантастических тварей! Среди них есть бессмертные голые землекопы, невидимые наножуки и страшный, заразный рак, истребляющий тасманийских дьяволов. Со всеми ними можно познакомиться в нашей специальной рубрике, которая продолжает пополняться.

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

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
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.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы
Фрагмент Королевских ворот в Хаттусу, столицу Хеттской империиStylone / Фотодом / Shutterstock

Бронзовый коллапс, или Куда делись все эти люди

Чем был вызван кризис средиземноморских цивилизаций три тысячи лет назад

В конце второго тысячелетия до нашей эры в Греции и на Ближнем Востоке — в Месопотамии, в Древнем Египте, в Сирии, в Малой Азии — творились очень странные дела. Великие царства бронзового века одно за другим уходили в небытие, из ниоткуда появлялись новые народы, хроники повествовали о нашествиях, голоде и прочих бедствиях. Историки долго предпочитали винить во всем «народы моря», но теперь, благодаря археологическим данным, полученным в последние годы, у нас, кажется, есть основания иначе отвечать на вопрос, кто виноват в коллапсе «бронзовых» цивилизаций.
Добавить в закладки
Комментарии

Как рассказывает профессор Эрик Клайн из Университета Джорджа Вашингтона, директор Капитолийского археологического института, автор книги «1177 BC: The Year Civilization Collapsed», Средиземноморье позднего бронзового века представляло собой мир, очень похожий на современный, — глобализованное пространство с торговыми нитями, опутавшими всю ойкумену, то есть все страны, составлявшие на тот момент европейскую цивилизацию.

Торговые и культурные связи второго тысячелетия до нашей эры обеспечивали единый высокий технологический уровень городов Греции и Ближнего Востока во всем: в кораблестроении, в архитектуре, в обработке металлов. Чтобы показать протяженность и устойчивость торговых путей бронзового века, достаточно сказать, что олово для выплавки бронзовых изделий поступало, скорее всего, из Афганистана, а медь брали на Кипре.  Города были оснащены системами водоснабжения, инженерный уровень которых античным грекам тысячу лет спустя и не снился.

Все это откатилось назад со страшной скоростью в кратчайшие по меркам истории сроки, чтобы сбросить с древнего мира бронзовый век и позволить ему войти в новый век — железный, в ту историю, которую мы изучаем в школе.

За относительно короткое время — в древнеегипетских надписях зафиксирован промежуток от 1207 до 1177 года до нашей эры — весь прекрасный бронзовый мир растворяется. Торговые связи рушатся. Из известных нам царств бронзового века в более-менее нетронутом виде остается Египет, который теряет контроль над Сирией и Палестиной. Вавилон и Ассирия сохраняют разве что локальное значение. Исчезает микенская цивилизация. Разрушена Троя. [ ... ]

Читать полностью

Наножук и рецепт невидимости

Вторая история о фантастических тварях и том, чему они могут нас научить

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? Наши следующие герои гораздо лучше, чем люди, продвинулись в нанотехнологиях — это микроскопический жук и невидимая паразитическая оса.
Добавить в закладки
Комментарии

Бойцы невидимого фронта

Со времен Левенгука люди уже успели привыкнуть к мысли, что мир вокруг них населен множеством организмов, разглядеть которых невооруженным глазом невозможно. Обычно в их роли выступают бактерии («И это все на твоих немытых руках!») или одноклеточные животные и растения («Ну-ка, кто там в грязной воде живет?»). Но можем ли мы себе представить, что незримое создание будет бегать, летать и обладать сложным поведением? Таких невидимок-насекомых открывают все больше и больше. Сразу же встает вопрос: могут ли они жить полноценной жизнью насекомого, невзирая на свой размер? И чем им приходится пожертвовать ради исчезновения с радаров хищников?

«Чердак» собрал уже целый бестиарий фантастических тварей! Среди них есть бессмертные голые землекопы, невидимые наножуки и страшный, заразный рак, истребляющий тасманийских дьяволов. Со всеми ними можно познакомиться в нашей специальной рубрике, которая продолжает пополняться.

Наш первый герой — наножук (по паспорту Scydosella musawasensis). Живет в Южной Америке, питается жидкостью с поверхности грибов. Средний размер — 338 микрометра, то есть треть миллиметра. Меньше него — только паразитические насекомые, такие как оса Megaphragma mymaripenne — 200 мкм. Она относится к группе наездников, то есть откладывает яйца в личинки других насекомых, которые, в свою очередь, живут в листьях растений. Объекты такого размера человеческий глаз не видит без специального контрастирующего фона (например, яркой подсветки). [ ... ]

Читать полностью

Тасманийский дьявол и укусы смерти

Третья история о фантастических тварях и том, чему они могут нас научить

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. Иногда секреты оказываются трагическими. Наших новых героев, тасманийских дьяволов, съедает страшная опухоль — неизлечимая, долгоживущая и заразная. Стоит ли нам тоже опасаться подобных заболеваний и можно ли им противостоять?
Добавить в закладки
Комментарии

Дьявол и его опухоль

Долгими темными ночами жителям Тасмании мешает спать устрашающий вой. Это общаются между собой тасманийские дьяволы — ночные сумчатые млекопитающие размером с собаку, на вид нечто среднее между куницей и волком. Но за последние 20 лет тасманийцы стали спать спокойнее — в некоторых районах вымерло до 90% животных. Всему виной тот, перед кем бессилен даже дьявол, тот, кто подкрадывается неожиданно и действует нечестно. Имя ему — рак.

Крик тасманийского дьявола. Запись: Thelittlemissmocha / The Internet Archive [ ... ]
Читать полностью