Голодные нематоды живут дольше сытых
Мелкие черви нематоды прекращают стареть при голодании и могут прожить вдвое дольше тех, что развиваются в обычных условиях.
Исследователи установили, что нематоды, лишённые пищи, переключаются в особый режим, при котором их развитие замораживается. Они продолжают двигаться и искать пищу, но их клетки и органы переходят в неактивное и нестареющее состояние. Как только черви снова получают доступ к еде, то снова начинают нормально развиваться, а продолжительность их жизни удваивается. Исследование проводили учёные из Университета Дьюка (Северная Каролина, США), а отчёт опубликован в журнале “PLoS Genetics”.
Такие организмы, как дрожжи, мухи, черви и обезьяны, посаженные на диету, впоследствии увеличивают срок своей жизни от 30 до 200% по сравнению с теми, что питаются в обычном режиме. Но каким образом это происходит, остаётся непонятным. Исследовательская группа попыталась определить, как растущие ткани реагируют на голодание.
Крошечных червей-нематод, принадлежащих к виду Caenorhabditis elegans, обычно можно найти под землёй. Их выбрали для экспериментов по той причине, что они достигают зрелости за три или четыре дня и развиваются примерно одинаковым образом. Кроме того, они полупрозрачны и состоят всего из нескольких сотен клеток, поэтому изменения в их развитии при наличии микроскопа заметить легко.
В дикой природе у червей могут случаться как периоды обжорства, так и периоды голодания, которые, вероятнее всего, оказывают влияние на их развитие и продолжительность жизни. Авторы исследования позволяли червям дорастать до той стадии развития, после которой начинается этап стремительного роста клеток, а затем отбирали у них пищу и наблюдали за последствиями. В течение нескольких часов после этого развитие червей останавливалось. Когда же нематоды снова получали возможность питаться, их развитие возобновлялось, и они вырастали в нормальных взрослых особей.
Исследователи обнаружили, что развитие нематод именно прекращается, а не продолжается, в двух точках, которые учёные назвали «блокпостами». Биологи пояснили, что черви нуждаются в определённом количестве питательных веществ, чтобы перейти с одной стадии развития на другую. При нехватке питательных веществ черви остаются на предыдущей стадии до тех пор, пока эти вещества не будут получены и развитие не возобновится.
– Организмы должны следить за состоянием окружающей среды и решать, подходит она или нет для их дальнейшего развития, – прокомментировал Адам Шиндлер, ведущий автор исследования. – Если ответ отрицательный, развитие останавливается, если положительный – оно входит в новую стадию. «Блокпосты», видимо, существуют именно для того, чтобы животные могли принимать на них такое решение. И решение имеет последствия – имеющиеся ресурсы идут либо на развитие, либо на поддержание жизни.
В ходе исследования выяснилось, что нематоды могут голодать как минимум две недели и затем при получении пищи развиваться нормально. Период приостановки развития позволяет им удвоить продолжительность своей жизни, которая в нормальных условиях составляет две недели.
– С точки зрения эволюционной перспективы наше исследование подчёркивает важность эффективной реакции на голодание для хорошего состояния организма, – сказал Шиндлер.
Исследовательская группа утверждает, что их работа может помочь изучению вопросов старения человека, а также биологии рака – особенно если учесть, что обнаруженное у червей поведение напоминает пассивное состояние опухолей, в котором они могут находиться многие годы, прежде чем снова начать расти. Сейчас группа проводит генетические исследования, путём которых учёные надеются узнать, нельзя ли найти какой-то другой способ заставить червей остановить развитие.
– Главный вопрос – каким образом принимается и выполняется решение продолжать или останавливать развитие, – пояснил Шиндлер. – Ответить на этот вопрос – значит, возможно, пролить свет на причины деградации тканей при старении и найти способы её замедлить.