Голый землекоп: животное, которое нестареет

      Комментарии к записи Голый землекоп: животное, которое нестареет отключены

Голый землекоп: животное, которое нестареет

Крупномасштабное изучение самого необычного с позиций старения и долголетия существа из живущих на Земле началось в мае 2002 года с сообщения исследователей из университета Нью-Йорка Рошель Баффенштайн и Дженифер Джарвис: «Мы воображаем нового рекордсмена мира среди долгоживущих грызунов, самца обнажённого землекопа (Heterocephalus Glaber). Если судить по его массе при поимке, это животное было приблизительно в возрасте одного года, в то время, когда мы забрали его около Мтито Андеи, в Кении в июле-августе 1974 года. Он погиб в апреле 2002 года, продемонстрировав длительность судьбы более 28 лет».

Не смотря на то, что это создание не блещет красотой (д-р Крик Фолкс из Английского университета в интервью ВВС назвал обнажённого землекопа «саблезубой колбасой»), к нему приковано внимание всех геронтологов в мире. И это не просто так: отличие между сроком судьбы обнажённого землекопа и сходного с ним по размеру другого грызуна, мыши, такая же, как у ветхозаветных пророков и современных людей, живших, по библейским преданиям, 900 и 1000 лет.

Метко стреляешь — продолжительно живешь

На примере отечественных дедушек и бабушек мы знаем, что человек, перешагнув предел в 50−60 лет, в большинстве случаев начинает дряхлеть и медлено утрачивать все собственные функции. У многих животных наблюдаются подобные процессы, связанные со старением: они дряхлеют, лысеют, теряют зубы и зрение, болеют атеросклерозом, мучаются болями в суставах. Но, как выяснилось, среди множества видов, стареющих по всем правилам, видятся неповторимые существа, слабо подверженные влиянию времени.

И это их свойство, снабжающее долголетие, выяснилось самым тесным образом связано с условиями обитания.

Все дело в том, что задача любого биологического вида — покинуть потомство, передать собственные гены следующим поколениям. Маленькие животные, обитающие в условиях, где их подстерегают хищники, размножаются скоро и живут мало. Характерный пример — небольшие грызуны, каковые плодятся в неимоверных количествах и живут маленькую судьбу длиной два-три года.

Чем больше и посильнее зверь, тем меньше у него неприятелей и тем дольше большая длительность судьбы. Эта закономерность прослеживается достаточно четко: мышь живет три года, заяц — 12 лет, волк — 16 лет, тигр — 25, бурый медведь — 30, бегемот — 40, слон — 70. Рекордсмен по долгожительству среди млекопитающих, венчающий эту цепочку гренландский кит, совсем не имеет естественных неприятелей и может прожить более 200 лет.

Огромные черепахи, хоть и меньшие по размеру, чем кит, кроме этого не имеют неприятелей (благодаря внушительному панцирю) и доживают до ста и более лет. Все, кто обзавелся ядовитыми колючками, крыльями, длинными когтями и мощными панцирями, показывают громадную длительность судьбы.

Отечественный храбрец не имеет когтей и крыльев, не может похвалиться панцирем (у него нет кроме того шерсти) и внушительными размерами (его вес около 30 г при длине 10 см). Но он смог отыскать уникальное ответ, обеспечившее ему защиту от хищников и продолжительную судьбу. Как гонимые римскими властями первые христиане, он ушел под почву, где его никто не дотянется.

Ареал обитания обнажённого землекопа — Восточная Африка (Кения, Эфиопия и Сомали). В засушливой и жёсткой, как бетон, земле обнажённые землекопы нарывают на глубине полутора-двух метров целые катакомбы подземных ходов неспециализированной площадью с громадное футбольное поле, прогрызая их передними зубами. Живут они компактными и большими поселениями до 300 особей, редко выходят на поверхность и совсем не выпивают воды, обходясь влагой из источников собственного питания — клубней растения Pyrenacantha malvifolia.

Посланные на поиск еды «разведчики» оставляют на своем пути химические метки для собственных сородичей и, наткнувшись на клубни, не набрасываются на них сходу, а подают звуковой сигнал, означающий: «Парни, еда!». Количество зафиксированных учеными звуковых сигналов у обнажённых землекопов, которыми они реализовывают коммуникацию между собой, достаточно громадно: более 20 разных видов.

Предполагается, что образование нового поселения обнажённых землекопов начинается со самца и встречи самки из различных поселений, каковые покинули отчий дом и решили начать независимую судьбу. По крайней мере в неволе эти зверьки предпочитают выбирать партнеров для продолжения рода не из «родственников», а из вторых колоний, тем самым избегая кровосмешения.

Братья по генам

И все же основное свойство этого грызуна — это практически полное отсутствие старости в привычном понимании этого слова. Обнажённые землекопы не дряхлеют, не болеют диабетом и атеросклерозом, сохраняют иммунитет, и мышечную и репродуктивную функции. Практически до самых последних дней они ведут себя так же бодро, как и в юности.

А погибают либо от стычек с неприятелем, либо так, как в большинстве случаев умирают люди-долгожители — от остановки сердца, выработавшего ресурс.

В 2011 году громадная интернациональная команда под управлением российского генетика Вадима Гладышева расшифровала геном обнажённого землекопа. Изучение продемонстрировало, что он отделился от своих ближайших «родственников», мышей и крыс, 75 млн лет назад, от линии кроликов — 86 млн, от человека — 102 млн лет назад. По количественным чертям его геном схож с геномами человека и мыши: ДНК обнажённого землекопа содержит 22 561 кодирующий ген, у человека таких генов — 22?389, у мыши — 23 317, и на 93% все эти геномы аналогичны.

А вот качественная отличие была значительной. Так, в геноме обнажённого землекопа выяснилось значительно меньше мобильных генетических элементов, чем у других млекопитающих. Эта особенность делает их геном более устойчивым к негативным трансформациям, позванным их перемещениями (подробнее о мобильных элементах — в «ПМ» №?4‘2015).

Кроме этого было обнаружено около 200 новых генов, каковые показались у землекопов по окончании отделения их эволюционных линий от крыс и мышей. Нашлись и трансформации в генах белка UCP1 и нейропептида Р, важные за терморегуляцию холоднокровного животного и сделавшие его нечувствительным к боли. В отличие от остальных млекопитающих, землекопы не смогут поддерживать постоянную температуру тела (другими словами они холоднокровные) и потому вынуждены перемещаться под почвой вертикально, выискивая подходящие для себя условия.

    Не смотря на то, что кожа обнажённых землекопов не имеет густого волосяного покрова, как у других грызунов, они слабо чувствительны к внешним раздражителям. Ученые влияли на кожу землекопов экстрактом и кислотой жгучего перца, и те достаточно нормально переносили такие «пытки», наряду с этим реагируя на механические раздражители (уколы и пощипывания).

Химия юности

Но, само собой разумеется, не это прежде всего интересовало ученых. Вадиму его коллегам и Гладышеву удалось найти множество однообразных генов, связанных со старением, у человека, голого землекопа и мыши, каковые с возрастом трудились по-различному у этих трех видов. Возможно, одними из самые важных у обнажённого землекопа стали трансформации в работе генов р16 и SMAD3, каковые замедляют бесконтрольное размножение клеток и тесно связаны со многими возрастными патологиями.

Во многом как раз благодаря работе этих генов обнажённые землекопы совсем не подвержены страшным перерождениям клеток. Еще один ген, CYP46A1, что несёт ответственность за здоровье нервных клеток, в мозге человека снижает собственную активность с возрастом, а у обнажённого землекопа, напротив, продемонстрировал повышенную экспрессию.

По окончании этих первопроходческих работ за геном обнажённого землекопа взялись и другие ученые. В 2013 году русские генетики из Университета Рочестера (Нью-Йорк), Андрей и Вера Горбунова Селуянов с сотрудниками, нашли в клетках соединительной ткани обнажённого землекопа, фибробластах, повышенное содержание полисахарида гиалуронана (гиалуроновой кислоты). В клетках землекопа этого вещества появилось в пять раза больше, чем у человека либо мыши.

Гиалуроновая кислота высокой молекулярной массы накапливалась много в тканях обнажённого землекопа по причине того, что ферменты, важные за ее разрушение, были подавлены. А фермент, синтезирующий эту кислоту, гиалуронансинтаза-2 (HAS2), наоборот, проявлял у землекопов повышенную активность.

Выяснилось кроме этого, что гиалуронаны голого землекопа и человека из-за различной молекулярной массы (у землекопа она в пять раза больше) оказывают противоположное действие на организм. Небольшие человеческие (и мышиные) гиалуронаны стимулируют деление клеток и процессы воспаления, тогда как большие гиалуронаны обнажённого землекопа, наоборот, подавляют клеточное деление и воспаление, мешая формированию онкологических болезней.

Обнаружение гиалуроновой кислоты в тканях землекопа помогло растолковать чрезвычайную устойчивость этих грызунов к действию активных форм кислорода (АФК). АФК вырабатываются у многих организмов как побочный продукт потребления кислорода и при высоких концентрациях (что часто бывает в старости) смогут повреждать клеточные мембраны и ДНК, убивая клетку.

До старости щенок

В июне 2015 года несколько ученых-нейробиологов из Австрии, Швеции и США под управлением Тибора Гаркани поняла, что обнажённые землекопы имеют очень долгий период созревания мозга: их мозг как бы «не спешит» взрослеть, продолжительно пребывав в детском, недоразвитом состоянии. Именно поэтому их нервные клетки покупают громадную устойчивость к нейродегенеративным процессам. Опираясь на эти факты, равно как и на другие черты и отсутствие шерсти, делающие землекопа похожим на детеныша кроме того во взрослом возрасте, ученые выдвинули догадку неотении — удержания незрелых задержки и характеристик развития (подробнее о неотении возможно прочесть в «ПМ» №?9‘2012).

Существует еще последовательность изюминок обнажённых землекопов, каковые до тех пор пока ожидают собственного объяснения. Это и необыкновенное строение РНК рибосомы (клеточной органеллы, в которой происходит образование снова синтезированных белков), и мутация рецептора инсулина, из-за которой землекоп усваивает глюкозу в обход инсулина, и еще очень многое второе.

Так общими усилиями многих исследователей неспешно складывается целостная картина долгожительства и удивительного феномена здоровья этого таинственного подземного грызуна, которого эволюция и природа по какой-то прихоти выбрала своим любимцем, наделив целым комплектом неповторимых качеств. Возможно высказать предположение, что в недалеком будущем покажутся новые открытия, каковые смогут оказать человечеству громадную помощь в борьбе со возрастными болезнями и старением.

Отечественный специалист Вадим Гладышев, доктор наук, Harvard Medical School (США):

«Обнажённый землекоп — необычное животное. Мы с сотрудниками просеквенировали его геном, и оказалось, что, наверное, он отыскал собственный личный путь к долголетию. Дабы лучше осознать это, мы сравнительно не так давно проанализировали геномы его ближайшего родственника, дамарского землекопа, что есть более-менее «обычным» грызуном, и вторых млекопитающих-долгожителей: ночницы Брандта (летучая мышь) и серого кита.

На протяжении эволюции в каждом из этих животных случились геномные трансформации, каковые оказали влияние на их продолжительную судьбу. И мы нашли эти трансформации. Сейчас нам необходимо определить, будут ли и другие животные намного продолжительнее жить, в случае если внести такие же трансформации в их геномы.

Эти работы на данный момент ведутся в нескольких лабораториях, в том числе и в отечественной».

— Структура сообщества землекопов относится к категории эусоциальных (другими словами к наибольшему уровню социальной организации) и имеет сходство с семьями пчел и муравьев. У них развита взаимопомощь и кооперация, и социальное неравенство, подразделение на касты. Б? льшая часть землекопов в поселении — это «солдаты» и «работники», единственная привилегия которых — трудиться и погибнуть, защищая товарищей. Главные и практически единственные неприятели обнажённых землекопов — змеи.

Ученые столкнулись со свидетельствами большой отваги обнажённых землекопов, положенной в них природой: перед лицом опасности землекоп-«воинов» отправляет своим сородичам сигнал, дабы те замуровали за ним вход, отрезая себе так путь к отступлению, и затем вступает в схватку с неприятелем.

— Не считая рабочих особей имеется пара самцов — в большинстве случаев, два-три на все поселение, важных за размножение. И наверху данной социальной пирамиды — самка-королева, рожающая потомство обнажённых землекопов. Эти мелкие грызуны очень плодовиты, и самка может рожать три-шесть раз в год по два десятка маленьких детенышей весом чуть более грамма.

У лабораторной самки обнажённого землекопа был зафиксирован рекорд рожденного в неволе потомства — 900 детенышей за 11 лет.

— Рожденных в природе землекопов нянчат пара привлеченных для этого дела самок. В октябре 2015 года японские ученые опубликовали отчет о работе, разрешившей осознать, из-за чего не рожавшие самки землекопов внезапно становятся «няньками» и проявляют громадную заботу о чужом потомстве. Выяснилось, они поедают фекалии самки-королевы, в которых находятся громадные количества женского гормона эстрадиола.

Статья «Стареть? Я не могу» размещена в издании «Популярная механика» (№160, февраль 2016).

Голые землекопы в Москве: в МГУ появилась колония нестареющих животных


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: