Русский ответ голому землекопу - сколько живет килограмм организма
- Григорий Тарасевич
В подвале новосибирского Института систематики и экологии животных холодно и сумрачно: таковы условия эксперимента. На полках стоят металлические емкости, напоминающие кастрюли.
Мне показывают одну из них. На дне - опилки, здоровенная морковка и три темно-серых копошащихся комочка, то ли толстые мыши, то ли худые хомяки. Один комочек копошится чуть активнее двух других. Как я потом узнал, это копошение крайне важно для мировой науки.
Эксперимент, который проводят биологи, как минимум должен быть интересен любителям животных. А как максимум он может изменить представления о жизни и смерти.
В поисках вечной жизни
Мы смертны. На первый взгляд это кажется очевидным: все объекты материального мира, от айфона до Солнечной системы, когда-нибудь приходят в негодность. Но жизнь от всего остального отличается тем, что в каждой ее клетке содержится детальная инструкция по ремонту и воспроизводству целого организма. Гены могут копироваться почти бесконечно, благодаря чему ткани постоянно обновляются. Классическая метафора «геном как книга» предполагает, что томик Гомера может развалиться от старости. Но сама «Одиссея» так просто не исчезнет. Ее текст будет снова и снова перепечатываться в разных издательствах.
Чисто теоретически мы могли бы жить вечно. Но с точки зрения эволюции старость и смерть весьма полезны. Живое существо должно спариться, дать потомство и на первых порах это потомство поддержать. Его геном нашел надежное пристанище, а значит, дальше жить не обязательно - только ресурсы зря расходуются. Без старения, болезней и смерти эволюция шла бы куда медленнее, и не факт, что она продвинулась бы дальше губок и кольчатых червей.
Сейчас все больше ученых склоняются к тому, что программа самоликвидации записана где-то в наших генах. Если такая программа есть, значит, ее можно найти и отключить. Мест для поиска много. Например, российский академик Владимир Скулачев из МГУ сейчас сосредоточился на так называемой свободнорадикальной концепции. Словосочетание «свободные радикалы» никакого отношения к политике не имеет. Речь идет об активных формах кислорода, которые окисляют ДНК, белки и липиды, что в итоге приводит к старению и смерти.
Со свободными радикалами многие пытаются бороться. Скулачев и его группа в качестве мишени выбрали митохондрии (как их называют в учебниках биологии - «энергетические станции клетки»). Было синтезировано вещество под названием SkQ1 - «ионы Скулачева», придуман способ его доставки в митохондрии. Кстати, часть технологии позаимствовали у растений: им ведь тоже приходится противостоять агрессивному кислороду.
Эксперименты показали, что «ионы Скулачева» могут работать. Бессмертие, конечно, не наступает, но болезни глаз лечить можно. И со дня на день в российских аптеках должны появиться глазные капли «Визомитин», в каком-то смысле являющиеся предвестником эликсира вечной молодости.
Но ни Скулачев, ни другие биологи не собираются останавливаться на каком-то одном методе: ученые работают и со стволовыми клетками, и с гормонами, и искусственные органы выращивают. Не исключено, что рецепт могут подсказать животные, которых эволюция научила долго жить и мало болеть.
Морщинистый, безволосый, зубастый
Сидишь себе на какой-нибудь научной конференции, слушаешь доклад очередного ученого и начинаешь потихоньку засыпать под мантру «реактивация теломеразы… активность антиоксидантных систем… снижение статуса кавеолина… неферментативные реакции…». И вдруг из этой вереницы терминов выскакивает неожиданное словосочетание «голый землекоп». Сразу просыпаешься.
Голый землекоп. Первая ассоциация не очень аппетитна: мужик совсем без одежды, волосатый, потный и перемазанный глиной. Да еще и с лопатой. На самом деле голый землекоп - это африканский грызун, обитающий в Кении, Эфиопии и Сомали.
Он тоже не красавец. Представьте себе толстую до неприличия крысу, у которой вместо шерстки сморщенная розово-серая кожа. Морду украшает что-то вроде свиного пятачка, под которым торчат два огромных зуба. Говорят, что этими зубами голый землекоп может прогрызть даже бетон.
Но в последние годы биологи всего мира полюбили эту тварь со страшной силой. Ее изучают в сотнях лабораторий, про нее пишут научные статьи, ее геном был расшифрован в срочном порядке. Голый землекоп стал для ученых чем-то вроде Священного Грааля.
Его описания состоят из сплошных «единственный» и «уникальный». К примеру, голый он потому, что на нем нет шерсти. Среди грызунов такого практически нет. Но это так, эстетическая мелочь. Интереснее то, что голый землекоп - почти единственное млекопитающее, которое относится к категории эусоциальных. Это значит, что сообщество голых землекопов организовано примерно так же, как у пчел и муравьев. Во главе стоит здоровенная самка-королева. Только ей дозволено заниматься сексом с избранными самцами и рожать детей.
А еще голый землекоп способен выживать при минимальном количестве кислорода, не боится ожогов кислотой и так далее. Но самое большое возбуждение у мировой науки вызывает тот факт, что голый землекоп не стареет.
На фотографии, опубликованной Корнелльским университетом, двадцатидвухлетняя студентка Дара Нойман нежно смотрит на голого землекопа, лежащего у нее на ладони. Уникальность ситуации в том, что животное на несколько лет старше девушки.
Считается, что продолжительность жизни млекопитающего пропорциональна его массе. Голый землекоп весит около 30 граммов. Мышь с таким весом живет максимум три года, и то если ее кормить вкусной и здоровой пищей. А подземный грызун способен достигать тридцатилетнего возраста. Это как если бы человек доживал до 500-800 лет. При этом с возрастом у голого землекопа не меняются ни состояние тканей, ни сердечно-сосудистая система. Фактически он умирает молодым.
- Это загадка, над которой бьются многие ученые, - признается Максим Скулачев, сын академика и один из руководителей проекта по борьбе со старением. - Но пока никто не сказал внятно, в чем секрет голого землекопа.
Есть только версии. Например, его клетки вроде бы ухитряются сопротивляться окислительному стрессу (то есть эволюция сделала с голым землекопом то, что академик Скулачев хочет сделать со всеми нами).
Но самое главное: пока не был обнаружен ни один голый землекоп, который бы болел раком. Как это им удается, не так давно выяснили наши соотечественники Вера Горбунова и Андрей Селуанов, работающие в американском Рочестерском университете. В любом организме здоровые клетки ведут себя вежливо и стараются друг друга не толкать. Эта вежливость называется контактным торможением - как только две клетки оказываются слишком близко друг к другу, в них повышается концентрация определенного белка, который останавливает дальнейший рост. Но раковые клетки на этот белок внимания не обращают и продолжают захватывать тело. У голого землекопа контактное торможение устроено сложнее: там задействованы дополнительные белки. Если один тормоз не сработал, включается другой.
В общем, голому землекопу есть чем поделиться с учеными-биологами. Поэтому его изучают и в США, и в странах Европы. Но в России такие исследования не ведутся.
- Это полное безобразие! Ни в одной российской лаборатории нет ни одного голого землекопа! - сокрушается Максим Скулачев.
Конечно, сейчас ученые уже могут позволить себе закупить несколько экземпляров животного, благо в Африке появились фирмы, специализирующиеся на поставках голых землекопов научным лабораториям. Но есть гипотеза, что на территории России обитает животное, обладающее сходными качествами.
Вцепиться зубами в молодость
Центр Новосибирска. Огромный памятник белому медведю обозначает вход в зоопарк. Меня встречают два молодых биолога: Иван и Екатерина.
- Пойдем, мы вам сейчас наш инсектарий покажем…
Насколько я помню, инсектарием называют место, где разводят насекомых. Бабочки там всякие, жуки. Идем по аллее вдоль зоопарка. Добираемся до одноэтажного домика, принадлежащего Институту систематики и экологии животных СО РАН. Кроме насекомых (я так и не понял, есть они там или нет) здесь держат животное, которое может стать российской альтернативой голому землекопу.
Это слепушонка (по-латыни - Ellobius talpinus). Название вызывает куда более симпатичные ассоциации, чем в случае ее африканского собрата. Да и на вид приятнее: вместо грязно-розовых складок мягкая темно-серая шерстка. Правда, когда сотрудница лаборатории достает слепушонку из металлической емкости, становятся видны два длиннющих зуба, торчащие впереди губ.
Как и голый землекоп, это подземный грызун, который роет тоннели и жрет корни растений. На этом сходство заканчивается. Слепушонка обыкновенная - близкий родственник хомяка и полевой мыши, а голый землекоп сам по себе.
- Мы их ловим буквально в окрестностях Новосибирска, - объясняет мне Евгений Новиков, ведущий научный сотрудник лаборатории физиологических адаптаций позвоночных животных. - Едем километров пятьдесят на юг - там проходит северная граница их распространения. Вообще зверь этот степной, его ареал - Казахстан, Поволжье, Украина. До нас он доходит самым краешком.
Как и с голым землекопом, со слепушонкой много всего неясного. Например, до конца не понятно, как происходит разделение на самцов и самок. У нормальных зверей, включая человека, есть две половые хромосомы: X и Υ. Попались X и Υ - становишься мужчиной, достались X и X - женщиной. А у слепушонки обыкновенной и самцы, и самки имеют X и X. Сейчас ученые пытаются понять, где именно «прописан» пол.
Другая загадка - впадает это существо в зимнюю спячку или нет. Биологи по этому поводу долго спорили. А потом сконструировали из подручных средств миниатюрный термометр, который вживили грызунам. Сразу вспоминается подковавший блоху Левша, ведь такой прибор должен весить полтора грамма и при этом хранить тысячи замеров температуры.
Замеры показали, что в полноценную спячку слепушонка не впадает. Вроде бы она может находиться в каком-то промежуточном состоянии, когда температура тела иногда падает, но не сильно - до 30-32 градусов (для сравнения: земляная белка в спячке может охлаждаться до -2 градусов). Но в этом ученые до конца не уверены - возможно, у слепушонок есть своеобразное разделение труда: часть особей зимой спит, а часть согревает своим телом нору, в результате чего и получается такая средняя температура.
Но самое главное - это, конечно, старение. Точнее, его отсутствие.
- Старость определяют как возрастное ухудшение состояния организма, ведущее к смерти… - начинает издалека Евгений Новиков. - Такого возрастного ухудшения состояния мы не видим. Мы замеряем у них все показатели: активность, подвижность, мышечную силу - они практически не меняются. Мы не видим также снижения энергообмена, то есть слепушонки остаются молодыми во всех отношениях.
Тот активный темно-серый комочек, о котором я писал в начале статьи, - это почтенный отец семейства, которому пошел уже шестой год, что очень много для грызуна такого размера. Два соседа по кастрюле приходятся ему сыновьями. Внешней разницы никакой - папаша выглядит даже бодрее. Это противоречит всем наблюдениям за млекопитающими, у которых признаки старости проявляются довольно отчетливо.
К тому же мелкие звери после рождения детей, по идее, должны стареть быстрее. Они свое дело сделали - передали геном потомкам, и эволюции невыгодно терпеть их дальше на свете. Новиков в разговоре со мной даже употребил несколько раз обидное выражение «одноразовые самцы». А этому слепушонке-папе хоть бы хны. Грызет свою морковку и бодро копошится среди опилок. Получается, что ему каким-то образом удается побеждать возраст.
Здесь можно было бы написать: «Сенсация! В России обнаружен зверь, который не стареет!! Журналист "Русского репортера" был первым, кто наблюдал этот эксперимент!!!» Но ученые - люди более деликатные:
- Есть же научная этика. Данные о том, что слепушонка не стареет, носят неофициальный характер, - объясняет Евгений Новиков. - Пока они не прошли аккуратную статистическую обработку, пока они не отправлены в рецензируемый журнал, мы не имеем морального права делать такие утверждения.
Столь же осторожно настроен и Максим Скулачев, которому я позвонил, вернувшись в Москву:
- Это подтверждено с точностью до нескольких животных…
До конца не понятно, сколько может прожить слепушонка, выловленная в природе. Свой возраст она не называет, да и условия в Сибири очень суровые, что явно сказывается на продолжительности жизни.
Несколько десятков слепушонок, выращенных в Новосибирске, перевезли в лабораторию МГУ. Пока за ними наблюдают.
- Кормим морковкой с пивом, проверяем на наличие рака… - объясняет Скулачев-младший.
- Пиво-то слепушонкам зачем?
- Ну как, там же витамины, которые грызунам нужны.
- А как с раком?
- Вроде бы пока не обнаружен. Мы предполагаем, что у слепушонки есть собственное средство борьбы со злокачественными опухолями. И сейчас мы хотим это качество соединить с предотвращением окислительного стресса посредством нашего SkQ1.
Если эксперимент удастся, животное сможет жить очень долго. И когда-нибудь всю эту биохимическую конструкцию сумеют перенести на человека. Времени для этого нужно немало. Но даже чисто теоретическая возможность победы над старостью все равно греет душу.