Как мутации ДНК влияют на старение организма

Не все знают, что мутации в ДНК происходят не только под воздействием каких-либо мутагенов или болезней, но и сами по себе в течение всей жизни. Конечно, существуют механизмы, которые противостоят этому процессу и исправляют все ошибки, допущенные в процессе копирования. Тем не менее мутации в клетках со временем все равно накапливаются, что приводит к различным болезням. Наиболее известная и опасная мутация — злокачественная опухоль.
Однако считается, что старение организма — это вообще следствие накопления дефектов в ДНК, которые не были исправлены системой защиты от мутаций. Логично предположить, что у животных, которые живут дольше, мутации в организме накапливаются медленнее. Это предположение возникло еще в середине прошлого века, но долгое время его невозможно было проверить. И только сейчас, с развитием технологий, ученые смогли проверить эту теорию. Как выяснилось, разные виды животных, с разной продолжительностью жизни и разным размером тела под конец своего жизненного пути действительно имеют примерно одинаковое количество генетических изменений.

Как накапливаются мутации в организме

Генетические изменения, или соматические мутации, возникают во всех клетках организма, и это является естественным процессом. К примеру, клетки человека за год получают от 20 до 50 мутаций в год. Как правило, они не причиняют вреда организму, но, судя по всему, когда накапливаются в большом количестве, приводят к старению организма.



В клетках человека за год накапливается от 20 до 50 мутаций

Надо сказать, что наблюдать генетические изменения в тканях очень сложно. Поэтому только в последние несколько лет появилась такая возможность, которой и воспользовались сотрудники Института Сенгера совместно с британскими и немецкими учеными.
Команда исследователей проанализировала мутации у 16 различных видов зверей, от самых маленьких, таких как мыши, до крупных — льва и даже жирафа. Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature, показали, что действительно, чем медленнее развивается организм, и чем дольше продолжительность жизни, тем медленнее накапливаются мутации. Это косвенно означает, что соматические мутации действительно играют роль в старении.
“Удивительно было обнаружить схожий образец генетических изменений у животных, которые не похожи друг на друга. Но самое захватывающее в исследовании было обнаружить, что скорость соматических мутаций обратно пропорциональна продолжительности жизни. Возможно, соматические мутации играют роль в старении, хотя не исключены и другие объяснения.” — говорит Доктор Алекс Кейган, один из авторов исследования.
Также ученые выяснили, что соматические мутации накапливаются линейно с течением времени. Причем их у всех животных вызывают схожие механизмы, независимо от их вида, диеты или истории жизни. В ближайшие несколько лет ученые планируют провести дополнительные исследования, и изучить еще больше видов живых существ, в том числе насекомых и растения.

Парадокс Пето — у крупных животных выше риск заболеть раком?

Злокачественные опухоли, как известно, развиваются из мутировавших клеток. Отсюда, согласно теории вероятности, можно прийти к выводу, что чем больше в организме клеток, тем выше риск заболеть раком.
Другими словами, крупные животные должны быть больше подвержены онкологическим заболеваниям, чем мелкие. К примеру, жираф по размеры тела в 40 тысяч раз больше, чем мышь. Поэтому и риск заболеть раком у жирафа должен быть в десятки тысяч раз выше.
Однако вопреки этой логике, заболеваемость раком у животных не зависит от размера тела, то есть количества клеток. Но, как мы уже сказали, у человека, жирафа и мыши к концу жизни примерно одинаковое количество мутаций в организме. Более того, известно, что слоны болеют онкологическими заболеваниями гораздо реже, чем люди. А некоторым зверькам, таким как голые землекопы, вообще удается избежать онкологических заболеваний. Но почему так происходит?



Голый землекоп —самый долгоживущий грызун, который не болеет раком

Как предполагают ученые, крупные животные развили более совершенные механизмы борьбы с раком. Они, судя по всему, не дают здоровым клеткам перерождаться в злокачественные. Но это лишь предположение. Также остается неизвестным, влияет ли этот защитный механизм на уменьшение количества генетических изменений в тканях.