Что общего у летучих мышей и долгожителей? Ответ кроется в генах
Пятьдесят лет — почти рекорд продолжительности жизни для летучих мышей. Именно столько прожила мышь Брандта (Myotis brandtii), окольцованная в Европе и вновь пойманная исследователями спустя полвека. Для сравнения: близкий вид, черная ночница, живет всего около семи лет. В чем секрет такой разницы?
Ответ может скрываться в ДНК рукокрылых. Эти существа появились около 60 миллионов лет назад и сегодня составляют пятую часть всех видов млекопитающих. Они освоили все континенты, кроме Антарктиды, и выработали уникальные механизмы защиты от болезней. Именно поэтому их геномы так интересуют биологов, изучающих старение.
Геномы восьми видов Myotis раскрывают связь долголетия и иммунитета
В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, специалисты под руководством Хуана Мануэля Васкеса, научного сотрудника Калифорнийского университета в Беркли, представили первый анализ восьми геномов представителей рода Myotis. Как сообщает ScienceDaily, это первый шаг к расшифровке механизмов долголетия.
Ученые сравнили геномы видов с разной продолжительностью жизни и обнаружили четкую связь между сроком жизни и работой иммунной системы. У долгоживущих видов повышена активность генов, связанных с борьбой с раком. При этом гены, отвечающие за старение, во многом совпадают с генами, участвующими в защите от инфекций. Это значит, что процессы старения и иммунной защиты нельзя рассматривать по отдельности.
По словам Васкеса, летучие мыши эволюционировали так, чтобы жить долго без болезней. Это говорит о том, что необязательно разделять возрастные и инфекционные заболевания. Возможно, улучшая иммунитет, мы сможем замедлить старение или защитить организм от опухолей, не истощая защитные силы.
Клетки-камикадзе спасают организм от рака
Чтобы проверить, как клетки разных видов реагируют на повреждения, Васкес вырастил в лаборатории культуры клеток из образцов тканей летучих мышей. Сейчас в его коллекции — клетки 259 особей, представляющих 32 вида.
Ученые обработали культуры токсичными веществами, вызывающими тяжелые повреждения ДНК. Самая долгоживущая мышь из выборки — бурая ночница (Myotis lucifugus) — повела себя неожиданно. Вместо того чтобы активировать гены репарации ДНК, клетки усилили активность генов, запускающих клеточную смерть.
«Это буквально противоположно тому, что мы ожидали, — говорит ученый. — Самая долгоживущая мышь Северной Америки решает: „Я не могу спасти этот корабль“ — и немедленно переключается на уничтожение поврежденных клеток. Слон, тоже устойчивый к раку и живущий долго, использует ту же стратегию: не можешь спасти клетку — убей ее».
Вывод важный: разные виды выработали разные стратегии предотвращения опасности, исходящей от поврежденных клеток. Понимание этих механизмов может дать ключ к продлению здоровой жизни, считает Питер Судмант, профессор Беркли, изучающий генетику старения.
Иммунитет, который не спит
Летучие мыши уникальны не только продолжительностью жизни. Их иммунная система работает на необычно высоком уровне: она контролирует воспаление, позволяя животным годами носить в себе вирусы, не заболевая. Для здоровой особи это норма.
Ученые связывают такую мощь с образом жизни. Каждую ночь во время охоты на насекомых летучая мышь пробегает дистанцию, сопоставимую с несколькими ультрамарафонами. Такая нагрузка требует отличной физической формы и, вероятно, стимулирует иммунитет.
По словам Васкеса, рукокрылые развили невероятную способность справляться с болезнями и предотвращать рак. Если понять, как им это удается, можно найти новые неочевидные способы борьбы с обычными человеческими недугами.
Род Myotis включает около 139 видов. Среди них есть и долгожители, и виды, живущие совсем недолго. Разброс впечатляет:
- мышь Брандта доживает до 50 лет;
- черная ночница — около семи лет;
- бурая ночница — один из самых долгоживущих видов Северной Америки.
Гены-долгожители и вирусная защита
Анализ геномов выявил еще одну любопытную закономерность. Каждый раз, когда исследователи находили ген, связанный с долголетием летучей мыши, их коллега Элиз Лаутербур обнаруживала тот же ген в списке участников взаимодействий между рукокрылыми и вирусами.
Совпадений значительно больше, чем можно было бы ожидать случайно, отмечает Васкес. Кроме того, у мышей рода Myotis необычно много генов, кодирующих белки, которые взаимодействуют с ДНК-содержащими вирусами, например с герпесвирусами. Одна из защитных функций таких белков — усиление производства интерферона, сигнального белка, координирующего иммунный ответ.
У человека и приматов картина иная: чаще встречаются гены, связанные с РНК-вирусами, такими как возбудители гриппа или COVID-19.
Почему мышиные вирусы опасны для людей
Эволюционное несоответствие иммунных систем может объяснить, почему некоторые вирусы, перешедшие от летучих мышей к человеку, вызывают тяжелые заболевания. По словам Васкеса, люди и мыши плохо подходят друг другу. Именно поэтому при работе с этими животными нужна осторожность: зоонозы могут передаваться в обе стороны.
Сейчас Васкес продолжает изучение генетических механизмов долголетия в своей новой лаборатории в Пенсильванском университете. Судмант, в свою очередь, исследует, как клетки летучих мышей регулируют иммунный ответ, и сравнивает их с клетками приматов.
Возможно, именно эти эксперименты подскажут, как укрепить иммунитет человека, чтобы он не сдавал позиции с возрастом. Или как заставить организм вовремя уничтожать поврежденные клетки, не позволяя им превратиться в рак. А пока ученые присматриваются к летучим мышам, вопрос остается открытым: сможем ли мы позаимствовать у них их суперспособности, не разделив при этом их вирусных попутчиков?
