Goli kopač: životinja koja ne stari

Obiteljska studija o najčudesnijem stvorenju koje živi na Zemlji u smislu starenja i dugovječnosti započela je u svibnju 2002., porukom znanstvenika sa Sveučilišta u New Yorku Rochelle Buffenstein i Jennifer Jarvis: „Predstavljamo novog svjetskog rekordera među dugovječnim glodavcima, muškog golog štakora (Heterocephalus Glaber ). Sudeći prema njegovoj težini u trenutku hvatanja, ova je životinja imala otprilike godinu dana, kad smo je odveli u blizini Mtito Andei, u Keniji, u srpnju-kolovozu 1974. Umro je u travnju 2002. Godine, pokazujući da je životni vijek trajao više od 28 godina. "

Iako ovo stvorenje ne blista ljepotom (dr. Crick Folks sa Sveučilišta u Londonu u intervjuu za BBC nazvao je golog mola štakora "sabljasta kobasica"), pažnja svih gerontologa u svijetu bila je usredsređena na njega. I to nije slučajno: razlika između života golog mol pacova i drugog glodara sličnog njemu u veličini je jednaka onome modernih ljudi i starozavjetnih proroka koji su živjeli, prema biblijskim tradicijama, 900 i 1000 godina.

Struktura zajednice kopača pripada kategoriji eusocijalne (to jest na najvišoj razini društvene organizacije) i ima sličnosti s obiteljima pčela i mrava. Razvili su suradnju i međusobnu pomoć, kao i društvenu nejednakost, podjelu na kasta. Većina kopača u naselju su "radnici" i "vojnici", čija je jedina privilegija raditi i umrijeti, štiteći drugove. Glavni i gotovo jedini neprijatelji golih krtica su zmije. Znanstvenici su suočeni sa dokazima o velikoj hrabrosti golih štakorica, zatvorenih po prirodi: suočeni s opasnošću, kopač "vojnik" šalje rodbinu signal da su zidali ulaz iza sebe, odsjekavši tako put za povlačenje, a zatim se upustili u neprijatelja, Osim radnih pojedinaca, u pravilu je nekoliko mužjaka - dva ili tri za cijelo naselje odgovorno za reprodukciju. A na vrhu ove društvene piramide nalazi se ženska kraljica koja rađa potomstvo golih štakorica. Ovi mali glodavci izuzetno su plodni, a ženka može roditi tri do šest puta godišnje, dvije desetak sićušnih mladunaca težine nešto više od grama. Laboratorijska ženka golog mol štakora zabilježila je rekord rođenog u zatočeništvu - 900 mladunaca u 11 godina. Rođeni u prirodi, bageri neguju nekoliko žena koje su uključene u ovaj posao. U listopadu 2015. japanski su znanstvenici objavili izvještaj o radu koji je omogućio razumijevanje zašto nerođene kopačice odjednom postaju "dadilje" i pokazuju veliku zabrinutost za potomstvo drugih ljudi. Pokazalo se da jedu izmet ženske kraljice, koji sadrži velike količine ženskog hormona estradiola.

Snimanje precizno - dugo živite

Na primjeru naših baka i djedova znamo da osoba, prešavši prag 50-60 godina, obično počne ostariti i polako gubi sve svoje funkcije. Većina životinja ima slične procese povezane sa starenjem: postaju mrtvi, ćelavi, gube vid i zube, pate od ateroskleroze, pate od bolova u zglobovima. No, kako se ispostavilo, među mnogim vrstama koje se stare prema svim pravilima postoje jedinstvena stvorenja koja slabo utječu na vrijeme. I ovo se njihovo svojstvo, pružajući dugovječnost, pokazalo najuže povezano s životnim uvjetima.


Naš stručnjak Vadim Gladyshev, profesor na Medicinskom fakultetu Harvard (SAD):

„Goli krtni štakor je nevjerojatna životinja. Kolege i ja smo je sekvencionirali s genomom, a ispostavilo se da je, čini se, pronašao vlastiti put do dugovječnosti. Da bismo to bolje razumjeli, nedavno smo analizirali genome njegovog najbližeg rođaka, pacova Damar, koji je manje ili više „normalan“ glodavac, kao i druge dugovječne sisare: Brandtovu noćnu svjetlost (šišmiša) i sivu kitu. Tijekom evolucije, kod svake od ovih životinja dogodile su se genomske promjene, što je utjecalo na njihov dug život. I otkrili smo te promjene. Sada moramo otkriti hoće li druge životinje živjeti mnogo duže ako se iste promjene izvrše na njihovim genima. Ovi se radovi izvode u nekoliko laboratorija, uključujući i naš. "

Stvar je u tome što je zadatak bilo koje biološke vrste da ostavi potomstvo, prenese svoje gene na buduće generacije. Male životinje koje žive u uvjetima gdje predatori čekaju, brzo se razmnožavaju i žive malo. Tipičan primjer su mali glodavci koji se uzgajaju u nevjerojatnim količinama i žive kratak život od dvije do tri godine. Što je zvijer veća i jača, manje neprijatelja ima i duži je maksimalan životni vijek. Ovaj se obrazac može vrlo jasno pratiti: miš živi tri godine, zec - 12 godina, vuk - 16 godina, tigar - 25, mrki medvjed - 30, kuk - 40, slon - 70. Rekorder dugovječnosti među sisavcima koji okrunjuju ovaj lanac je kit kitova, uopće nema prirodnih neprijatelja i može živjeti više od 200 godina. Divovske kornjače, iako manje od kitova, također nemaju neprijatelje (zahvaljujući impresivnoj ljusci) i žive do stotine i više godina. Svi koji su stekli otrovne trnje, krila, moćne školjke i dugačke kandže pokazuju dug životni vijek.

Naš junak nema krila i kandže, ne može se pohvaliti školjkom (nema ni vune) i impresivnim dimenzijama (njegova težina je oko 30 g, duljina 10 cm). Ali uspio je pronaći originalno rješenje koje će mu pružiti zaštitu od grabežljivaca i dugog života. Poput prvih kršćana koje su rimske vlasti progonile, otišao je u podzemlje, gdje ga nitko neće dobiti. Stanište golog mola štakora je Istočna Afrika (Kenija, Etiopija i Somalija). U suhom i betonskom tvrdom tlu goli kopači kopaju katakombe podzemnih tunela na dubini od jedan i pol do dva metra, s ukupnom površinom velikog nogometnog igrališta, grizući ih prednjim zubima. Žive u zbijenim i prilično velikim naseljima do 300 jedinki, gotovo nikada ne izlaze na površinu i uopće ne piju vodu, puštajući vlagu iz svojih izvora hrane - gomolja biljke Pyrenacantha malvifolia. "Izviđači" poslani u potrazi za hranom ostavljaju kemijske tragove na svojoj rodbini i, naiđuvši na gomolje, ne napadaju ih odmah, već daju zvučni signal koji znači: "Ljudi, hrana!". Broj zvučnih signala koje su znanstvenici zabilježili s golim kopačima, s kojima međusobno komuniciraju, prilično je velik: više od 20 različitih vrsta.

Pretpostavlja se da formiranje novog naselja golih kopača započinje susretom ženke i muškarca iz različitih naselja koji su napustili kuću svog oca i odlučili započeti neovisan život. U svakom slučaju, ove životinje u zatočeništvu radije biraju partnere za reprodukciju, ne od "rođaka", već iz drugih kolonija, izbjegavajući incest.

Genska braća

A ipak, glavno svojstvo ovog glodavca je gotovo potpuno odsutnost starosti u uobičajenom smislu te riječi. Goli štakori se ne ostare, ne pate od ateroskleroze i dijabetesa, održavaju imunitet, kao i mišićne i reproduktivne funkcije. Gotovo do posljednjih dana ponašaju se jednako burno kao u mladosti. I umiru ili od sukoba s neprijateljem ili kao što dugovječni ljudi obično umiru - od zatajenja srca koji je razvio resurs.

Veliki međunarodni tim 2011. godine pod vodstvom ruskog genetičara Vadima Gladysheva dešifrirao je genom golog kopača. Studija je pokazala da se prije 75 milijuna godina odvojio od najbliže "rodbine", miševa i štakora, od linije zečeva - 86 milijuna, od ljudi - prije 102 milijuna godina. Što se tiče kvantitativnih karakteristika, njegov genom sličan je genima miša i čovjeka: DNK golog mol štakora sadrži 22 561 kodirajućih gena, 22 389 takvih gena u ljudima, 23 317 u miševima, a 93% tih genoma je identično.

No, kvalitativna razlika pokazala se značajnom. Dakle, u genomu golog mol pacova bilo je mnogo manje pokretnih genetskih elemenata od ostalih sisavaca. Ova značajka čini njihov genom otpornijim na negativne promjene uzrokovane njihovim pokretima (za više detalja o mobilnim elementima pogledajte „PM” br. 4’2015). Otkriveno je i oko 200 novih gena koji su se pojavili u krtnih štakora nakon što su razdvojili svoje evolucijske linije od miševa i štakora. Bilo je i promjena u genima proteina UCP1 i neuropeptida P, koji su odgovorni za termoregulaciju hladnokrvne životinje i učinili je neosjetljivom na bol. Za razliku od drugih sisavaca, bageri ne mogu održavati konstantnu tjelesnu temperaturu (to jest, oni su hladnokrvni) i zbog toga su prisiljeni da se kreću pod zemljom okomito, tražeći sebi odgovarajuće uvjete.

Kemija mladih

Ali, naravno, prije svega to nije zanimalo znanstvenike. Vadim Gladyshev i njegovi kolege uspjeli su otkriti niz identičnih gena povezanih sa starenjem kod ljudi, miševa i golih mol pacova, koji su u dobi od ove tri vrste djelovali različito. Vjerojatno jedna od najvažnijih golubojnih štakorica bile su promjene u radu p16 i SMAD3 gena, koje usporavaju nekontroliranu reprodukciju stanica i usko su povezane s mnogim patologijama povezanim s dobi. Najvećim dijelom zbog rada ovih gena, goli štakori nisu u potpunosti podložni opasnoj degeneraciji stanica. Drugi gen, CYP46A1, koji je odgovoran za zdravlje živčanih stanica, u ljudskom mozgu smanjuje aktivnost s godinama, a kod golog mol štakora, naprotiv, pokazao je pojačanu ekspresiju.

Iako koža golih mol štakora nema gustu dlaku poput ostalih glodavaca, ona su slabo osjetljiva na vanjske podražaje. Znanstvenici su djelovali na koži bagera s ekstraktom kiseline i ljute paprike i prilično su podnosili takvo "mučenje", istovremeno reagirajući na mehaničke podražaje (injekcije i peckanje).

Nakon ovih pionirskog rada, drugi su znanstvenici preuzeli gen golog mol pacova. Godine 2013. ruski genetičari sa Sveučilišta u Rochesteru (New York), Vera Gorbunova i Andrei Seluyanov s kolegama, pronašli su u stanicama vezivnog tkiva golog kopača, fibroblaste, povećani sadržaj polisaharidnog hijalurona (hijaluronske kiseline). U stanicama bagera pokazalo se da je ta tvar pet puta veća nego u ljudi ili miševa. Hijaluronska kiselina velike molekulske mase akumulirala se u velikim količinama u tkivima golog kopača zbog činjenice da su potisnuti enzimi odgovorni za njegovo uništavanje. A enzim koji sintetizira ovu kiselinu, hijaluronan sintaza-2 (HAS2), naprotiv, pokazao je povećanu aktivnost kod mol štakora.

Pokazalo se i da hijaluroni ljudske i gole mol pacova, zbog različitih molekulskih težina (mol pacova ima pet puta više), imaju suprotan učinak na tijelo. Mali humani hijaluroni (i mišji) potiču upalu i staničnu diobu, dok veliki hijaluroni golog mol štakora, naprotiv, suzbijaju upalu i diobu stanica, inhibirajući razvoj karcinoma.

Otkrivanje hijaluronske kiseline u tkivima kopača pomoglo je objasniti ekstremnu otpornost ovih glodara na djelovanje reaktivnih kisikovih vrsta (ROS). ROS se proizvodi u većini organizama kao nusproizvod potrošnje kisika i u visokim koncentracijama (što se često događa u starosti) može oštetiti stanične membrane i DNK, ubijajući stanicu.

Do staračke štene

U lipnju 2015., skupina neuroznanstvenika iz Austrije, Švedske i SAD-a, pod vodstvom Tibora Garcanija, otkrila je da goli krtice imaju izuzetno dug period sazrijevanja mozga: njihov mozak, kao da nije u žurbi, odrastao je u djetinjstvu, u nerazvijenom stanju. Zbog toga njihove živčane stanice postaju otpornije na neurodegenerativne procese. Na temelju tih činjenica, kao i nedostatka kose i drugih osobina zbog kojih bager izgleda kao mladunče čak i u odrasloj dobi, znanstvenici su iznijeli hipotezu neotenzije - zadržavanje nezrelih karakteristika i kašnjenje u razvoju (za više informacija o neoteziji, vidi PM br. 9'2012 ).

Postoji niz značajki golih kopača koji još čekaju svoje objašnjenje. Ovo je neobična struktura RNA ribosoma (stanična organela u kojoj se formiraju tek sintetizirani proteini), mutacija inzulinskog receptora, uslijed koje kopač asimilira glukozu zaobilazeći inzulin, i još mnogo toga. Zajedničkim naporima mnogih istraživača, tako se postupno razvija cjelovita slika nevjerojatnog fenomena zdravlja i dugovječnosti ovog tajanstvenog podzemnog glodavca, kojeg su priroda i evolucija po nekim ćudljivosti odabrali za svog favorita, obdaren čitavim nizom jedinstvenih kvaliteta. Može se pretpostaviti da će se uskoro pojaviti nova otkrića koja čovječanstvu mogu biti od velike pomoći u borbi protiv starenja i bolesti povezanih sa starošću.

Članak „Starenje? Ne znam kako "objavljeno je u časopisu" Popular Mechanics "(br. 2, veljača 2016).

Preporučeno

Pica: priča o dugovječnom svijetu izrezanog oružja
2019
10 obećavajućih svemirskih kolonija
2019
Kotači s uglovima: izumite kotač
2019