У ленивцев нашли ген, способный помочь в борьбе со старением
Международная группа ученых впервые расшифровала качественный геном двупалого ленивца и обнаружила в нем необычные «запасные» копии генов, которые, похоже, объясняют самый медленный метаболизм среди всех млекопитающих. Исследование провели специалисты Института Уэллкома Сангера, берлинского Института зоологических и природоохранных исследований им. Лейбница (IZW) и больницы Сирио Либанес в Сан-Паулу. Результаты опубликованы в журнале BMC Biology.
Почему ленивцев так сложно изучать
Ленивцы — настоящие чемпионы по медлительности. Они едва передвигаются по деревьям, почти не меняют положение тела и прячутся высоко в кронах. Именно поэтому наблюдать за ними в дикой природе крайне трудно. Ученые решили пойти другим путем и заглянули прямо в их ДНК.
Команда собрала полные хромосомные геномы двупалого ленивца и южного муравьеда — оба вида относятся к древней группе ксенартр. Эти сборки получились очень точными, что позволило разглядеть участки, которые раньше терялись в старых, фрагментарных версиях.
Особое внимание привлекли так называемые «прыгающие гены» — участки ДНК, способные копировать сами себя и перемещаться по геному. Иногда они захватывают рабочие гены, создавая их копии — ретрокопии. Большинство таких копий со временем становятся бесполезным балластом, но некоторые остаются активными и начинают выполнять полезную работу.
Рекордное количество копий
У двупалого ленивца нашли целых 15 898 ретрокопий — это абсолютный рекорд среди всех изученных млекопитающих. Для сравнения, у большинства видов их от двух до восьми тысяч. Причем у ленивцев многие копии оказались «молодыми» — они возникли около 30 миллионов лет назад у общего предка и до сих пор сохраняют активность.
Самое интересное: львиная доля этих копий происходит из генов, связанных с митохондриями — крошечными «энергетическими станциями» внутри клеток, которые производят энергию.
Генетическая «страховка» для медленного метаболизма
Ленивцы живут с самым низким уровнем обмена веществ — на 69–79 % ниже того, что положено животному их размера. Температура их тела свободно плавает в зависимости от окружающей среды. Ученые предполагают, что дополнительные копии митохондриальных генов работают как резервная система. Они помогают хрупким энергосберегающим клеткам стабильно выполнять свою работу даже при минимальном расходе энергии.
«У ленивцев самый медленный метаболизм среди всех млекопитающих, и при этом они остаются здоровыми. Понимание того, как им это удается, может открыть новые перспективы в вопросе эффективного управления энергией в клетках», — отметила доктор Камила Маццони из IZW.
«Эволюция уже провела миллиарды экспериментов. Изучая необычных животных, таких как ленивцы, мы иногда обнаруживаем биологические решения, которые человек никогда не смог бы разработать», — добавила доктор Марсела Улиано-Сильва из Института Уэллкома Сангера
Польза для медицины
Нарушения в работе митохондрий лежат в основе многих человеческих болезней — диабета, нейродегенеративных расстройств, возрастных изменений и мышечной атрофии. Ленивцы дают ученым естественную модель, как организм может прекрасно существовать при очень низком уровне энергии.
«Хотя необходимы дальнейшие исследования, клеточные линии ленивцев могут предложить естественную модель для понимания того, как организмы справляются с низким уровнем энергии и что происходит не так при заболеваниях», — подчеркнул доктор Педро Галанте из больницы Сирио Либанес.
В перспективе это может помочь в разработке подходов к сохранению тканей, борьбе со старением, лечению метаболических болезней и даже подготовке к длительным космическим полетам. Сейчас гипотеза о «генетической страховке» проверяется в лаборатории на клеточных культурах.
