Кэт Арни - Мятежная клетка. Рак, эволюция и новая наука о жизни

Между тем на другом конце спектра – интригующие открытия исследователей, пытающихся разобраться в том, почему созданиям, которые ведут более «неспешную» жизнь, на протяжении весьма продолжительного времени удается избегать рака. Достижения в области секвенирования ДНК сегодня позволяют тщательнее изучить композицию геномов этих животных и, соответственно, более четко представить, что же поддерживает в них жизнь.

Одним из самых известных примеров долгоживущих и устойчивых к раку млекопитающих является небольшой грызун, который называется голым землекопом. Эти песчаные зверьки живут большими колониями в песках африканской пустыни, безостановочно роя ходы в надежде найти вкусный корешок – и регулируя таким образом длину постоянно растущих зубов. В их защищенных от сахарского зноя норах постоянно держится 30-градусная температура, что избавляет их, в отличие от прочих млекопитающих, от необходимости поддерживать высокую температуру тела. При этом они, похоже, не чувствуют боли, способны выживать при крайне низком уровне кислорода, не страдают от хищников и редко выбираются на палящее солнце. Вдобавок ко всему они эусоциальны, что еще необычнее для грызунов; сексуальная активность в их колониях присуща лишь немногим особям, включая единственную доминирующую королеву, которая управляет обиталищем, и нескольких счастливых самцов-производителей. Остальные особи, не участвующие в размножении, остаются простыми рабочими, занятыми исключительно рытьем, содержанием и охраной извилистой сети туннелей.

Хотя первоначально ученые заинтересовались голыми землекопами по причине присущей им необычной социальной структуры, вскоре они обнаружили у животных, доставленных в их лаборатории, нечто еще более странное: те совсем не умирали. В 2002 году специалисты из Нью-Йорка сообщили о том, что в их лабораторной колонии голых землекопов имеется 28-летняя особь, побившая прежний рекорд грызуна-долгожителя, которым считался доживший до 27 лет дикобраз. В 2010 году был поставлен новый рекорд: голый землекоп по прозвищу Старик приобщился к сонму своих почивших собратьев, проведя на земле 32 года. В большинстве своем землекопы живут более четверти века, причем о раке в их рядах почти ничего не слышно: среди содержавшихся в неволе представителей этого вида было зафиксировано лишь несколько случаев онкологических заболеваний.

До сих пор не совсем понятно, каким образом голым землекопам удается так долго жить и почему они не заболевают раком. Возможно, этому способствуют их низкокалорийная диета и низкотемпературный образ жизни, благодаря которым, как считается, в организме снижается уровень вредных химических веществ, образующихся при выработке клетками энергии и называемых свободными радикалами. Не исключено также, что объяснение кроется в измененном уровне гормонов и других молекул, подталкивающих клеточный рост, или же в богатом полифенолами вегетарианском питании. В 2013 году ученые выяснили, что голые землекопы выделяют необычайно много особого липкого вещества – своеобразного клеточного «клея», называемого гиалуроновой кислотой. Согласно предположениям специалистов, именно эта субстанция помогает зверькам укреплять контакты и связи между их клетками, не давая последним выйти из-под контроля и превратиться в канцерогенные.

Некоторые гены, участвующие в выработке энергии, у голых землекопов – если сопоставить их с мышами – более активны и более многочисленны. Возможно, этот дополнительный объем ДНК служит буфером, погашающим канцерогенное влияние генетических повреждений и поддерживающим жизнеспособность этих грызунов до глубокой старости. Были найдены и другие ключевые различия в генах, вовлеченных в реакции на повреждения ДНК и иные процессы, связанные со старением. Так, клетки голого землекопа более устойчивы к стрессам и повреждениям, чем клетки других небольших грызунов. Наконец, в исследовании, опубликованном в 2019 году, было доказано, что голые землекопы, помимо всего прочего, обладают весьма необычным в сравнении с мышами иммунным репертуаром, который, вероятно, тоже помогает им сохранять здоровье на протяжении столь долгого времени.

Эти животные, словно всего вышеперечисленного недостаточно, обладают еще одним механизмом, защищающим от чрезмерного роста клеток: в их телах подобный процесс просто невозможен. В биологии есть феномен, известный как «контактное торможение»: его можно уподобить закреплению за клетками «индивидуального пространства», из-за которого их рост прекращается, как только им становится слишком тесно. Клетки голого землекопа чрезвычайно чувствительны к контактному торможению: они прекращают делиться, как только обнаруживают, что другая клетка подбирается слишком близко, предотвращая тем самым любые скопления, которые могут предвещать образование опухоли.

По-своему разрешили «парадокс Пето» и крысы-слепыши, которые не состоят в родстве с голыми землекопами. Хотя эти грызуны имеют те же размеры, что и обычные крысы, они живут в пять раз дольше, почти не болея раком и нередко доживая до двадцатилетия. По-видимому, такое долголетие выступает следствием присущей слепышам способности устранять чреватые раковым заболеванием повреждения ДНК в пять раз эффективнее, чем это делают обычные крысы. Подобное свойство могло эволюционно сформироваться для того, чтобы защитить животных от вредного чередования циклов высокой и низкой насыщенности кислородом того воздуха, которым они дышат в своих подземных норах.

В свою очередь, капибары, невозмутимые гигантские морские свинки из Южной Америки, обладающие репутацией самых дружелюбных существ в зоопарке, нашли другое решение. Их необычно крупные размеры обусловлены, как представляется, чрезмерной активностью гормона инсулина, контролирующего клеточный рост и метаболизм. Превращаясь в «королей грызунов», они вынуждены были найти способ подавлять рак, ибо, как мы помним, чем больше тело, тем больше клеток и, следовательно, тем выше риск образования опухоли. Ученые, копавшиеся в геноме капибары, недавно выяснили, что, хотя у этих зверьков уровень потенциально вредных генетических мутаций кажется более высоким по сравнению с иными грызунами, природа наделила их особо бдительными иммунными клетками, которые разыскивают и уничтожают больные клетки до того, как те превратятся в опухоль.

Совершенно иную стратегию применяют слоны. Вместо того чтобы пытаться исправлять потенциально злокачественные повреждения ДНК или укреплять иммунную систему, они генерируют множественные копии гена, который кодирует молекулу под названием p53 – ее еще называют «хранительницей генома» – и запускает механизм отмирания клеток при первом же намеке на неприятности. С учетом огромных размеров этих животных такая реакция представляется вполне рациональной – ведь если вы слон, то вам и так приходится сжигать клетки, поэтому лучше сразу избавиться от тех из них, которые вызывают подозрения.