Биологи открыли новый механизм старения

Износ клеток — одна из главных, но далеко не единственная причина старения, показало исследование планарий, проведенное биологами Йельского университета.

Аспирант Эндрю Вердеска изучает возрастные изменения еще с первых курсов университета. Биология старения, которую он называет «одним из немногих по-настоящему всеобщих человеческих переживаний», всегда привлекала его. «Это то, что происходит с каждым из нас. При этом мы знаем об этом так мало!» — сетует Вердеска.

В центре его нового исследования — планария, небольшой плоский червь, известный своим долголетием и поразительной способностью к регенерации. Если разрезать планарию на части, из каждой вырастет полноценная жизнеспособная особь. Пожалуй, не будет большим преувеличением назвать этих червей «почти бессмертными».

Однако и у «бессмертия» этих уникальных существ есть предел: размножаться они способны лишь в течение нескольких коротких месяцев. «Это действительно странно, ведь эти существа живут годами, если не десятилетиями, и их настолько короткий репродуктивный период очень удивляет», — говорит биолог.

Чтобы разобраться  в этом парадоксе, червей разрезали и наблюдали, как развиваются и растут фрагменты, изучая их под микроскопом. Результаты исследования опубликованы в журнале Current Biology.

«Бессмертные», но бесплодные

«К нашему удивлению, если взять старых бесплодных червей, которые не давали потомства как минимум месяц, разрезать их пополам, дать им регенерировать и повзрослеть, они снова начинают откладывать яйца», — рассказывает Вердеска.

Однако фертильный период все равно остается недолгим. При более детальном изучении выяснилось, что бесплодие вызвано не дефицитом половых клеток или износом органов. Проблема, судя по всему, кроется в том, как организовано тело червя. Со временем их репродуктивная система все больше приходит в беспорядок.

Полноценные функциональные половые органы развиваются в каждом новом черве, но расположены они как попало. Это максимально пагубно отражается на связях между элементами репродуктивной системы — она попросту разваливается.

Это открытие перекликается с более ранними работами о роли генов полярности — набора генов, которые есть у многих организмов, включая человека. Они управляют тем, какие органы и в каких местах должны формироваться, создавая своего рода «позиционную карту» для частей тела. Известно, насколько важны гены полярности в эмбриональном развитии, однако в контексте старения они почти не изучались.

Исследование показало, что позиционная идентичность стареющих червей «дрейфует». Это приводит к тому, что органы — особенно яичники — формируются в неправильных местах, их функции нарушаются, и в конечном счете наступает бесплодие.

А нам это зачем?

Ученые вмешались в работу генов полярности, изменив уровень сигналов, которые те передают. «Искусственно меняя уровень активности этих генов, мы смогли замедлить или ускорить скорость репродуктивного старения у плоских червей», — объясняет Вердеска.

«Эти результаты поразительны, потому что они указывают на ранее почти не изученный механизм, который может играть решающую роль в развитии возрастных патологий — дрейф позиционной идентичности», — подытожил он.

«Дальнейшее изучение причин дрейфа позиционной идентичности может выявить стратегии, которые и другие организмы, включая человека, могли бы использовать для сохранения молодости», — добавила соавтор исследования Йозин ван Вольфсвинкель, возглавляющая лабораторию, где проходили эксперименты.