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

Первые эксперименты с червями кажутся бессистемными и примитивными по сравнению с современной наукой с ее точным редактированием генов и секвенированием. Старый метод состоял в том, чтобы взять несколько червей N2 (N2 до сих пор используется для обозначения «стандартного» штамма [20] Штамм – чистая культура бактерий, грибов, риккетсий и иных микроорганизмов, выделенная из определенного источника и идентифицированная по тестам современной классификации. – Примеч. пер. , карандаша HB [21] HB – самая распространенная разновидность стержней по твердости. – Примеч. пер. среди C. elegans) и подвергнуть их воздействию неприятного химического вещества, которое индуцирует случайные мутации в ДНК. Затем берут тысячи мутировавших яиц, которые они производят, и выращивают их по отдельности во взрослых особей. Потом размножают десятки идентичных копий от каждой из них и, наконец, проверяют, делает ли какой-либо из случайно мутировавших червей что-нибудь интересное. В этом случае за ним наблюдают в течение нескольких недель, чтобы увидеть, как долго он живет. Если один из этих мутантов живет дольше, чем обычно, то какие бы изменения ни происходили в ДНК, они могут помочь нам понять генетическую основу долголетия.

В 1983 году ученый Майкл Класс начал терять веру в это после нескольких лет тестирования ошеломляющих восьми тысяч штаммов на долголетие. Он обнаружил только восемь, которые жили дольше, чем обычно, и нашел причины отмахнуться от всех них как от неинтересных. Двое спонтанно вошли в специфическую для червя форму анабиоза, называемую состоянием спящей личинки (dauer [22] «Dauer» – немецкое слово, которое буквально переводится как «длительность», но в данном контексте означает длительное или постоянное состояние. – Примеч. авт. state), что, вероятно, нам никак не поможет (даже если люди могли бы сделать что-то подобное, жить дольше, проводя десятилетия в странной ограниченной среде, – это вероятно, не то, к чему стремится большинство людей). У одного был дефект, который, казалось, мешал ему чувствовать еду и двигаться к пище. А остальные пять были очень вялыми, как оказалось, когда на них взглянули под микроскопом. Класс подозревал, что эти последние шесть штаммов ели меньше, чем их N2-аналоги, либо из-за нарушения обоняния, либо из-за общей вялости. К этому времени уже было общеизвестно, что меньшее количество пищи продлевает жизнь животных. Так что все, что он сделал, это заново открыл эффективность пищевого ограничения с помощью невероятно трудоемкого и окольного генетического пути.

Червибыстро растут, недолго живут и легко размножаются. Поэтому именно на них проводят самые разные эксперименты. Даже генную модификацию – просто чтобы посмотреть, что получится.

Неспособность Класса обнаружить мутацию долголетия вполне соответствовала предрассудкам того времени. Старение, как мы видели, связано со многими различными генами, которые приводят к ужасным последствиям в конце жизни и накапливаются в ДНК либо случайно, либо потому, что давали преимущество в молодости. Считалось, что таких генов должно быть несколько десятков или даже сотен и каждый из них сводит на нет жизненные шансы старого организма. Если один-единственный ген долголетия может что-то изменить, почему бы эволюции просто не увеличить его количество до одиннадцати и не поразиться его долгоживущим творениям? И разве мы не ожидали встретить особей со случайными мутациями, которые живут намного дольше, чем все остальные?

Результаты Класса, казалось, подтверждали эту мысль: мутация нескольких генов у червя не могла продлить его жизнь, кроме как окольным путем, лишая его пищи. В конце концов он в отчаянии бросил академическую науку, но его коллега Том Джонсон взялся за поиски с поразительным упорством. Джонсон надеялся, что продление жизни червей было реальным и что он мог бы использовать его, чтобы доказать, что старение контролируется многими различными генами. Он знал, что эти вызывающие мутации химические вещества обычно вносят около двадцати ошибок в ДНК каждого червя. Так что вполне возможно, что долгоживущие особи обладали цепочкой генетических изменений, некоторые положительные, некоторые отрицательные, и все они были готовы для исследования.

Первый шаг состоял в том, чтобы выяснить, имеет ли значение нарушение рациона червей. Ученый начал с того, что скрестил мутантов с червями N2, что стало первым шагом кропотливого процесса выделения генов, каким он был до секвенирования генома. Исследователю удалось вывести несколько червей, которые ели столько же, сколько обычно, но все еще имели большую продолжительность жизни. Затем он скрестил некоторых из этих долгоживущих и сытых нематод с N2. К его удивлению, у потомства этого союза была нормальная продолжительность жизни.

Самым простым объяснением этого наблюдения было то, что один ген отвечал за наблюдаемое продление жизни [23] Это также требует, чтобы мутация была рецессивной. Это означает, что она должна быть предварительно получена в двух копиях, по одной от каждого родителя-червя, чтобы вызвать продление жизни. – Примеч. авт. . 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.