Бессмертные. Почему гидры и медузы живут вечно, и как людям перенять их секрет - Эндрю Стил Страница 20

Самым простым объяснением этого наблюдения было то, что один ген отвечал за наблюдаемое продление жизни [23]. Если бы было задействовано много генов, было бы крайне маловероятно, что эффект полностью исчезнет в первом поколении. Вы ожидали бы, что продолжительность жизни червей, полученных в результате этого скрещивания, будет где-то между N2 и долгоживущими мутантами. Затем скрещивание долгоживущих мутантов друг с другом не увеличивало продолжительность жизни, предполагая, что все они имели либо одну и ту же либо очень похожую генетическую мутацию.

В конце концов Джонсон убедился, что действительно единственный ген отвечает за долгую жизнь этих червей. Ученый опубликовал результаты в 1988 году, назвав ген age-1. Прогресс был впечатляющим: продолжительность жизни червей увеличилась на 50 %, с двух недель до трех. Это эквивалентно обнаружению единственной мутации, которая означает, что люди обычно могут жить до 120, а не до 80 лет.

К сожалению, ему не удалось убедить в своей правоте остальную часть биологического сообщества. Многие биологи считали, что эти результаты могут быть ошибочными или, если нет, просто указывать на странную причуду нематод, имеющую ограниченное отношение к другим видам.

Даже если бы это было правдой, имелись основания сомневаться в ее более глубоком значении. Мутанты с геном age-1 были не только долгожителями, у них существенно снижалась плодовитость. Отнюдь не ставя под сомнение эволюционные теории старения, Джонсон только подтвердил их на прекрасном примере теории одноразовой сомы – единственного гена, который продлевает жизнь, но перенаправляет ресурсы с воспроизводства на соматическое поддержание.

Хотя сначала это не вызвало сенсации, открытие age-1 действительно запустило развитие биогеронтологии. Это вдохновило другого биолога, изучавшего червей, Синтию Кеньон, на поиски новых генов долголетия. В 1993 году она обнаружила еще одну мутацию, отвечающую за долгожительство, на этот раз в гене под названием daf-2, который уже был хорошо известен биологам, изучавшим червей. Он был обнаружен в другом из тех случайных мутационных экспериментов, и черви с мутациями daf-2 особенно стремились войти в состоянии «спящей личинки». Эксперименты Кеньон показали, что, если их растить в прохладной температуре, чтобы они не впали в анабиоз, эти черви живут дольше, чем обычные. Какие бы механизмы ни позволяли им воздержаться от спячки в течение нескольких месяцев в ожидании более благоприятных условий, они работают и у взрослых червей, продлевая их жизнь. И результаты оказались впечатляющими: особи с мутацией в гене daf-2 жили вдвое дольше обычных червей.

Дальнейшая работа над age-1 и daf-2 показала, что они действительно задерживают процесс старения. В то время как двухнедельные N2 проводят свои последние дни, выглядя изможденными и едва двигаясь, их ровесники с мутацией age-1 казались молодыми и бодрыми и быстро передвигались. Старческая дряхлость – она обычно настолько сильна, что ее можно увидеть в микроскоп даже у этих непохожих на нас существ, – проявилась лишь незадолго до их кончины, через пару недель. Эти мутации не просто продлевают жизнь – они замедляют сам процесс старения.

Там, где age-1 можно было бы отбросить как причуду биологии червя, второй ген с правдоподобным механизмом действия и еще более впечатляющим увеличением продолжительности жизни червя сделал многое, чтобы рассеять эти сомнения. Научная значимость этого открытия очевидна: эксперименты с ПО уже показали, что старением можно управлять, но изменить его, модифицировав один-единственный ген, – это просто поразительный результат. Как только один ген может оказывать такое сильное воздействие на, казалось бы, весь спектр возрастных изменений?

Но, возможно, более важный эффект носил культурный характер. Эта находка открыла изучение старения для точных методов современной генетики и молекулярной биологии. Старение больше не было процессом настолько запутанным, что его нельзя было изучать. Так как можно контролировать его с помощью точечных изменений отдельных генов, этот процесс внезапно открылся для методической обработки, которая могла бы позволить ученым расшифровать его. Это открытие стало значимой вехой, показав, что старение не только податливо, но и понятно. Исследования старения, ранее рассматривавшиеся как научный тупик, теперь оказались в центре внимания. Зародилось современное научное исследование старения.

История age-1 и daf-2 на этом не заканчивается. Золотая лихорадка генетики червей обнаружила еще много мутаций, влияющих на старение. Черви-носители различных мутаций в разных генах неоднократно ставили новые рекорды по продолжительности жизни. С поэтической симметрией нынешний действующий чемпион – age-1 – тот же ген, но другая мутация по сравнению с 80 мутировавшими особями Класса. Черви, которые были носителями мутации, живут в среднем 150 дней – ошеломляющее десятикратное продление жизни по сравнению с червями N2. В итоге подтверждающий эксперимент длился почти девять месяцев, причем червь с окончательным вариантом гена age-1 (mg44) умер через 270 дней. Хотя, возможно, это несколько поверхностное сравнение, но это примерно эквивалентно человеку, живущему 1500 лет.

И, поскольку этот эксперимент был проведен в середине 2000-х годов – в эпоху секвенирования ДНК, – мы теперь знаем нечто еще более удивительное об age-1 (mg44). Мутация, которая приводит к этому невероятному долголетию, является результатом изменения одной буквы ДНК – 1161-го основания в гене age-1, в котором A заменяет обычную G. Это превращает последовательность TGG в TGA, что на языке ДНК означает «вы закончили, прекратите чтение». В результате белок AGE-1 [24] составляет около трети своего обычного размера и не содержит важнейших компонентов. Этот усеченный белок настолько бесполезен, словно первая треть автомобиля, с одним небольшим колесом и несколькими случайными частями двигателя, его вполне может не быть вообще. Предыдущие мутации age-1 просто сделали белок менее эффективным в своей работе и, следовательно, имели менее впечатляющие эффекты, но его полное отсутствие значительно продлевает жизнь.

Что это за ужасный яд – AGE-1, если его присутствие сокращает продолжительность жизни червя в десять раз? И почему, черт возьми, черви производят это смертельное вещество внутри своих клеток? Синтия Кеньон рассматривает daf-2 как «смерть с косой» – что делает age-1 Терминатором, скрещенным с Чингисханом.

Оказывается, и age-1, и daf-2 являются частью механизма, позволяющего червям реагировать на изменения доступности пищи в окружающей среде. Это важнейшая часть системы, опосредующая эволюционную реакцию на ограничение питания. DAF-2 – это рецептор инсулина, молекула, которая торчит из поверхности клетки, высматривая инсулин, за который можно ухватиться. Помните, что инсулин – это гормон, отвечающий у людей за контроль уровня сахара в крови и приказывающий клеткам организма использовать или хранить питательные вещества, проходящие через кровоток после еды? Семейство из 40 инсулиноподобных молекул выполняет в основном ту же работу у червей, приказывая клеткам изменять поведение, когда вокруг есть питательные вещества, которые нужно использовать.