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

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] Педантичное предупреждение для типографии: ген age-1 предоставляет инструкции ДНК для построения белка AGE-1. Номенклатура варьирует от вида к виду (конечно, это так), но названия генов червей обычно пишутся курсивом со строчной буквы, а заглавные буквы используются, например, для белков. – Примеч. авт. 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.

Мутация всегов одном гене ДНК червей увеличила их продолжительность жизни в 10 раз.

Если рецептор DAF-2 обнаруживает инсулин, это говорит ему, что пищи много, и он может привести в движение такие процессы, как рост и размножение, чтобы дать потомство. Если он не обнаруживает инсулин, значит, времена тяжелые. Если червь молодой, возможно, ему стоит взять тайм-аут и впасть в спячку. У взрослого червя рецептор запускает процессы, чтобы поддерживать тело и, по возможности, пережить голод. Рецептор DAF-2 распознает инсулин, а затем белок AGE-1 распространяет хорошие новости и запускает процесс быстрого размножения и стремительного старения. Если представить, что DAF2 – это педаль газа, которую инсулин может нажимать, чтобы ускорить рост, размножение и старение, то AGE-1 соединяет педаль с дросселем, который подает топливо в двигатель. Уберите педаль или соединение, и инсулин не сможет давить на газ, а старение замедляется независимо от того, есть ли у вас мутация – или и то и другое.