С возрастом это происходит со всеми и почти со всеми видами на этой планете, но вопрос в том, должны ли? В недавней публикации в журнале Genes Лаборатория доктора Хольгера Ричли из IMB обнаружила одно из первых генетических свидетельств, которые могут разрешить этот вопрос.Как объяснил Чарльз Дарвин, естественный отбор приводит к тому, что наиболее приспособленные для данной среды особи выживают, чтобы размножаться и передавать свои гены следующему поколению.
Чем более плодотворна черта для обеспечения репродуктивного успеха, тем сильнее будет отбор по этой характеристике. Теоретически это должно привести к появлению людей с особенностями, предотвращающими старение, поскольку их гены могут передаваться почти непрерывно.
Таким образом, несмотря на очевидные факты об обратном, с точки зрения эволюции старение никогда не должно было произойти. Это эволюционное противоречие обсуждается и теоретизируется с 1800-х годов. Только в 1953 году Джордж К. Уильямс со своей гипотезой антагонистической плейотропии (AP) дал нам рациональное объяснение того, как старение может возникать в популяции в процессе эволюции. Уильямс предположил, что естественный отбор обогащает гены, способствующие репродуктивному успеху, но, следовательно, игнорирует их негативное влияние на долголетие.
Важно отметить, что это верно только тогда, когда эти негативные эффекты возникают после начала репродукции. По сути, если мутация гена дает больше потомства, но сокращает жизнь, это нормально. Это потому, что может быть больше потомков, несущих гены родителей, за более короткое время, чтобы компенсировать это. Соответственно, со временем эти мутации, способствующие фитнесу и старению, активно отбираются, и процесс старения становится жестко запрограммированным в нашей ДНК.
Хотя эта теория была доказана математически, а ее применение продемонстрировано в реальном мире, фактических доказательств того, что гены ведут себя подобным образом, не было.По словам соавтора статьи Джонатана Бирна, эти доказательства теперь получены: «Эволюционная теория старения прекрасно все объясняет, но в ней отсутствуют реальные доказательства того, что это происходит в природе.
Эволюция перестает замечать последствия мутаций, которые способствуют старению, пока эти эффекты проявляются только после начала воспроизводства. На самом деле старение — это эволюционный надзор ". Джонатан продолжает: «Эти гены AP не были обнаружены раньше, потому что невероятно сложно работать с уже старыми животными, мы были первыми, кто придумал, как это сделать в больших масштабах». Далее он объясняет: «На относительно маленьком экране мы обнаружили удивительно большое количество генов [30], которые, похоже, действуют антагонистическим образом». В предыдущих исследованиях были обнаружены гены, которые способствуют старению, но при этом необходимы для развития, но эти 30 генов представляют собой одни из первых обнаруженных генов, способствующих старению только у старых червей. «Учитывая, что мы протестировали только 0,05% всех генов у червя, это говорит о том, что их можно найти гораздо больше», — говорит Джонатан.
По словам Томаса Вильгельма, другого соавтора статьи, доказательства старения, обусловленного эволюцией, были не единственным сюрпризом, который приготовила статья. «Что было самым удивительным, так это то, в каких процессах участвовали эти гены». Не удовлетворившись предоставлением лишь недостающих доказательств для загадки 60-летней давности, Вильгельм и его коллеги продолжили описание того, что подмножество этих генов делает у C. elegans и как они могут управлять процессом старения. «Вот где результаты действительно завораживают», — говорит доктор Хольгер Ричли, главный исследователь исследования. «Мы обнаружили ряд генов, участвующих в регуляции аутофагии, которые ускоряют процесс старения». Эти результаты действительно удивительны: процесс аутофагии является критически важным процессом рециркуляции в клетке и обычно требуется для нормальной полноценной жизни. Известно, что аутофагия с возрастом замедляется, и авторы этой статьи показывают, что у старых червей она полностью ухудшается.
Они демонстрируют, что отключение ключевых генов в начале процесса позволяет червям жить дольше по сравнению с тем, чтобы они оставались в нерабочем состоянии. «Это может заставить нас переосмыслить наши представления об одном из самых фундаментальных процессов, существующих в клетке», — объясняет Хольгер. «Аутофагия почти всегда считается полезной, даже если она почти не работает. Вместо этого мы показываем, что есть серьезные негативные последствия, когда она выходит из строя, и тогда вам лучше обойти все это вместе». «Это классический AP, — продолжает он, — у молодых червей аутофагия работает должным образом и необходима для достижения зрелости, но после размножения она начинает давать сбой, вызывая старение червей».Наконец, Ричли и его команда смогли отследить источник сигналов о долголетии в конкретной ткани, а именно в нейронах.
Инактивируя аутофагию в нейронах старых червей, они не только смогли продлить жизнь червей, но и резко повысили общее здоровье червей. «Представьте, что вы достигли середины своей жизни и получили лекарство, которое делает вас таким же здоровым и мобильным, как кто-то вдвое моложе, чем вы проживете дольше, — говорит Томас Вильгельм. «Мы выключаем аутофагию только в одной ткани, и все животное получает импульс. Нейроны у обработанных червей намного здоровее, и мы думаем, что это то, что поддерживает мышцы и остальное тело в хорошей форме.
Конечный результат — это Продление жизни на 50% ».Хотя авторы еще не знают точный механизм, заставляющий нейроны оставаться здоровыми дольше, это открытие может иметь последствия для реального мира. «Есть много нейрональных заболеваний, связанных с дисфункциональной аутофагией, таких как болезнь Альцгеймера, Паркинсона и Хантингтона, возможно, что эти гены аутофагии могут представлять собой хороший способ помочь сохранить целостность нейронов в этих случаях», — уточняет Томас Вильгельм.
Хотя до любого такого лечения еще далеко, но если предположить, что такие открытия можно повторить на людях, оно дает соблазнительную надежду; предотвращать болезни и становиться моложе и здоровее при этом.