Ученые усомнились, что сокращение длины концов хромосом ускоряет старение

Наблюдая за популяцией диких овец на шотландском острове Соэй, молекулярные биологи выяснили, что сокращение длины теломер – концевых участков хромосом – не ускоряет старение, а служит лишь следствием старения.

Теломеры (подсвечены желтым светом) на концах хромосомы
Иллюстрация с сайта zandcell.com.

«Сокращение длины теломер не повышает вероятность преждевременной гибели особи, а также не становится следствием того, что то или иное животное жило в неблагоприятных условиях среды. Скорее различия в длине концевых участков хромосом у разных особей показывают, насколько каждое животное генетически предрасположено к долголетию», – пишут исследователи.

Зародышевые и стволовые клетки практически бессмертны – в питательной среде они могут жить неограниченно долго и делиться бесконечное число раз. «Взрослые» клетки теряют такую способность – они перестают делиться примерно через 40-50 циклов, вступая в особую фазу жизни, которую молекулярные биологи называют старостью.

Это происходит потому, что в результате каждого деления «взрослых» клеток их хромосомы сокращаются. Это происходит за счет их концевых участков, которые помечены специальными повторяющимися сегментами – так называемыми теломерами. Когда теломеры становятся слишком короткими, клетка прекращает делиться и участвовать в жизни организма.

Исследования последних лет показывают, что длина теломер достаточно точно отражает возраст человека, а также то, как долго он проживет. Сокращение теломер ускоряют стресс, курение, хронические болезни и тяжелые условия жизни. Поэтому ученые спорят, как соотносятся сокращение теломер со старением, то есть служит ли первое причиной второго или его следствием.

В ходе нового исследования биологи под руководством Дэниела Насси из Эдинбургского университета получили ответ на этот вопрос. Они наблюдали за жизнью уникальной популяции одичавших овец, которые живут на шотландском острове Соэй.

Этих животных завезли на остров еще в бронзовом веке. Они быстро одичали и вернулись примерно к тем же условиям жизни, в которых обитали их дикие предки. Начиная с середины прошлого столетия четвероногие жители острова Соэй начали привлекать внимание биологов-эволюционистов. Впоследствии их геном стали активно изучать молекулярные биологи и генетики.

Часть этих наблюдений вели на протяжении последних двух десятилетий. За это время ученые успели проследить за жизнью нескольких сотен взрослых овец и их потомства. В ходе этих наблюдений биологи собирали образцы тканей животных, а также отслеживали, в каких условиях они обитали и из-за чего умирали.

На основе этих данных молекулярные биологи вычислили типичную длину теломер в клетках примерно полутора тысяч овец и сопоставили эти результаты с продолжительностью их жизни и тяжестью условий их обитания. Аналогичным образом ученые сравнили устройство концевых участков хромосом у родственных друг другу особей, пытаясь оценить роль наследственности в определении длины теломер.

С одной стороны, эти данные подтвердили, что по мере старения животных длина теломер действительно уменьшалась и показывала типичную продолжительность их жизни. С другой, ученые не нашли никаких намеков на то, что текущая длина концевых участков хромосом как-то влияла на вероятность преждевременной гибели овец в конкретный момент времени, а также показывала, что значительная часть жизни животных прошла в неблагоприятных условиях.

Сравнение структуры ДНК родственных и неродственных овец показало, что ягнята полностью наследовали от родителей относительную длину теломер. Все это, как считают ученые, говорит о том, что сокращение концевых участков хромосом служит следствием, а не причиной старения, а различия в их длине обусловлены преимущественно наследственностью.

Благодаря этой особенности теломер, как объясняют ученые, их можно использовать для поиска вариаций генов, которые непосредственно влияют на долголетие и скорость старения людей и животных. Соответственно, их открытие и изучение проложит дорогу для создания первых стратегий по омоложению или продлению жизни человека, подытожили исследователи.

Статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences