Mokslininkai priartėjo prie ilgaamžiškumo paslapties įminimo

Plikasis smėlrausis jau seniai buvo mokslininkų dėmesio centre. Iš jo jie tikisi išgauti ilgaamžiškumo, amžinos jaunystės ir geros sveikatos receptą

Ką pastaruoju metu mokslininkai sužinojo apie šį kardadantį graužiką – pasakoja RIA Novosti autorius Aleksejus Ognevas.

Labai slaptas agentas

Daugiau nei trisdešimt metų Rusijos biologai tyrinėja unikalią Etiopijos laukinę gamtą. Aprašyta daugiau nei septyniasdešimt faunos rūšių, iš kurių penkiolika yra visiškai naujos mokslui. Ištyrę miškų ir kalnų gyventojus, jie išvyko į dykumas ir pusdykumes. Būtent šioje natūralioje Rytų Afrikos vietovėje, po žeme, gyvena garsieji plikieji smėlrausiai (Heterocephalus glaber), maži beplaukiai graužikai.

Plikasis smėlrausis

CC BY-SA 3.0 / Roman Klementschitz, Wien / Nacktmull im Zoo.

Jie sudaro dešimčių ir šimtų gyvūnų kolonijas. Priešakyje – elitas: karalienė ir du ar trys jos sutuoktiniai. Dauguma gyventojų yra darbininkai, netekę šeimyninių džiaugsmų. Jie stato tunelius, gauna maisto, maitina karališkuosius jauniklius, saugo artimuosius. Tokia bendrijų struktūra (eusocialinė) būdinga, pavyzdžiui, skruzdėlėms ir termitams, tačiau absoliučiai nebūdinga žinduoliams.

Plikieji smėlrausiai duobes kasa konvejeriniu būdu: priešakinis darbininkas pjaustytuvais purena dirvą, likusi grandinės dalis meta ją atgal. Bendras vingiuotų perėjimų ilgis siekia kelis kilometrus, o plotas viršija futbolo aikštę.

Rasti šiuos labirintus nesunku – pagal ką tik išmestos žemės kauburėlius. Daug sunkiau suprasti, ar tai gyva kolonija, ar išnykusi, ir pagauti pačius gyvūnus, pažymi jungtinės Rusijos ir Etiopijos biologinės ekspedicijos teriologinio būrio vadovas, Rusijos mokslų akademijos Severtsovo ekologijos ir evoliucijos problemų instituto žinduolių mikroevoliucijos laboratorijos vadovas Leonidas Lavrenčenka.

"Ilgai mokėmės gaudyti, – pasakoja mokslininkas. – Sugalvojome specialias gaudykles. Ten sudėjome jų mėgstamą skanėstą – šviežiai supjaustytą saldžiąją bulvę. Pagal skonį primena šaldytas bulves. O vėliau vietiniai parodė, kaip gaudyti beveik plikomis rankomis. Jie dažnai taip linksminasi. Tereikia atsisėsti prie šviežios kalvelės ir skleisti tam tikrus garsus — keistą trinksėjimo ir švilpimo derinį. Gyvūnas ateis pats. Nepatikėjau, bet mes pabandėme – veikia!"

Evoliucijos parinktys

Plikieji smėlrausiai ne tik gyvena dešimt kartų ilgiau nei kiti graužikai, jie nesensta. Jie neturi išorinių amžiaus požymių, o vyresni individai miršta ne dažniau nei jauni. Be to, jie itin atsparūs vėžiui bei širdies ir kraujagyslių ligoms. O karalienės reprodukcijos rodikliai metams bėgant nemažėja.

"Jie gyvena ilgiau nei trisdešimt metų. Nuostabu. Tarsi mes su jumis gyventume aštuonis šimtmečius. Be to, šis gyvūnas, matyt, nejaučia skausmo nuo terminių ir cheminių nudegimų, yra itin atsparus didelei anglies dvideginio koncentracijai. Jiems net nereikia vandens. Jie minta augalų gumbais, valgydami juos iš vidaus", – sako Lavrenčenka.

Genetiniai tyrimai rodo, kad plikieji smėlrausiai nuo pelių ir žiurkių atsiskyrė prieš 75 milijonus metų, nuo kitų smėlrausinių — apie 30 milijonų. Biologo teigimu, Afrikos rago pusdykumės yra vienas seniausių ir klimato požiūriu stabiliausių kraštovaizdžio regionų žemyne. Tai yra, rūšis turėjo galimybę ramiai vystytis esant stabiliam klimatui ir požeminių urvų gylyje, kurie patikimai apsaugo nuo priešų. Taigi plikieji smėlrausiai pamažu įgavo unikalių savybių.

Jų genomas buvo iššifruotas prieš dešimt metų, siekiant nustatyti ilgaamžiškumo ir atsparumo vėžiui priežastis. Kai kurie dalykai iš tikrųjų buvo išsiaiškinti, tačiau norint gauti visą vaizdą reikia ištirti visą rūšių genetinę įvairovę. Tai padės nustatyti konkrečias mutacijas, atsakingas už unikalias savybes, ir labai padės biomedicinoje.

"Įvairių šalių mokslinių tyrimų organizacijų laboratorinių kolonijų protėviai yra kilę iš tos pačios vietos pietų Kenijoje. Tačiau rūšies arealas yra gana didelis, todėl kyla klausimas: ar unikalumas būdingas visiems plikiesiems smėlrausiams?" — pažymi Lavrenčenka.

Neseniai rusų mokslininkai pirmieji pasaulyje išnagrinėjo plikųjų smėlrausių evoliuciją visoje jų buveinėje ir nustatė dvi ryškiai skirtingas linijas: vieną rytinėje arealo dalyje, kitą pietinėje (ji tiriama laboratorijose).

"Mūsų darbas buvo pagrįstas aštuonių genų analize: dviejų mitochondrinnių ir šešių branduolinių. Faktas yra tas, kad norint nustatyti skirtumo tarp skirtingų linijų laipsnį, reikia panaudoti laisvą genų rinkinį", — aiškina Lavrenčenka.

Kitas žingsnis – palyginti visus rytinės ir pietinės evoliucijos linijų genomus. Tada bus aišku, ar tai porūšis, ar dvi skirtingos rūšys.

Mirtini susirėmimai

"Laboratorijoje turime apie du šimtus plikųjų smėlrausių. Dešimt kolonijų, kurių kiekviena turi savo ilgaamžę karalienę. Kai ji nusilpsta prieš gimdymą, o tai vyksta kas tris–keturis mėnesius, prasideda intrigos. Kita patelė jaučia, kad atėjo jos valanda, ir bando padaryti perversmą", – pasakojo gerontologijos specialistė Vera Gorbunova iš Ročesterio universiteto (JAV).

Patinai-sėklintojai dažniausiai lieka ištikimi karalienei, todėl pareiškėja turi ieškoti kito sutuoktinio. Prasideda pilietinis karas.

"Šiose kautynėse žūsta daug gyvūnų. Gamtoje gali būti trys pasekmės: arba nužudoma karalienė, arba jos varžovė, arba ji išeina ir sukuria naują koloniją. Laboratorijoje pirmenybę teikiame trečiajam variantui", – tęsia pašnekovė.

Pas plikuosius smėlrausius daugiau šansų žūti muštynėse su savo rūšimi arba per nelaimingą atsitikimą, nei nuo senatvės ar būti suvalgytiems. Nuo priešų gamtoje jie yra saugiai pasislėpę. Tai tikriausiai paaiškina jų ilgaamžiškumą.

"Gyvenimo trukmę nulemia evoliucinis tikslingumas. Pavyzdžiui, lauko pelei gyventi šimtą metų visiškai nenaudinga, nes lapė vis tiek ją suės. Šios rūšies graužikams nėra prasmės kurti ilgaamžiškumo mechanizmus, investuoti į tai energiją. Dabar įsivaizduokite salą, kur lapių visai nėra. Po milijonų metų natūralios atrankos vyraus ilgai gyvenančios pelės. Su plikuosiais smėlrausiais situacija panaši: jie gyvena po žeme ir yra apsaugoti nuo priešų. Jie turi tokią išskirtinę sveikatą, nes tai pateisinama", – apibendrina gerontologė.

Kol nesustojo laikrodis

Mokslininkai jau gana gerai supranta molekulinius mechanizmus, kurie daro plikuosius smėlrausius ypatingus. Gorbunovos mokslininkų grupė išsiaiškino, kad šių graužikų odoje ir kituose jungiamuosiuose audiniuose yra labai daug hialurono rūgšties, kuri apsaugo nuo vėžio ir galbūt kitų ligų. Be to, paaiškėjo, kad jie turi labai tikslią baltymų sintezę (defektų yra 40 kartų mažiau nei pelių) ir efektyviai atkuria pažeistą DNR.

Tai patvirtina ir eksperimentai: kai pelėms buvo persodinami tam tikri plikojo smėlrausio genai, jos pradėjo gyventi dešimčia procentų ilgiau ir rečiau sirgti.

Naujausi moksliniai darbai skirti bandymui nustatyti plikojo smėlrausio senėjimo greitį. Už išorinių ir vidinių fiziologinių požymių yra DNR pasikeitimas, atskirų jos skyrių veikimo sutrikimai, molekulės formos pažeidimas. Bet ne tik. Laikui bėgant organizme vyksta metilinimas – prie citozino, vieno iš DNR nukleotidų, pridedama metilo grupė. Metilo žymų sekimas leidžia nustatyti biologinį amžių. Mokslininkai tai vadina epigenetiniu laikrodžiu.

"Daugelis kolegų manė, kad plikojo smėlrausio laikrodis visai sustojo, nes su amžiumi jų mirties tikimybė nedidėja", – problemą apibūdina Vera Gorbunova.

Paaiškėjo, kad plikieji smėlrausiai turi epigenetinį senėjimą, nors ir labai lėtą. Be to, karalienės sensta lėčiausiai iš visų kolonijoje.

"Karalienė vienu metu gali atsivesti 20 jauniklių, tai labai didelė našta organizmui. Viena patelė per 12 metų atsivedė daugiau nei 900 jauniklių. Tokia padidėjusi reprodukcinė funkcija turėtų paspartinti senėjimą, bet pas plikuosius smėlrausius viskas atvirkščiai. Tai paradoksas", – pabrėžia mokslininkė.

Kitų gyvūnų epigenetinis senėjimas eina koja kojon su fiziologiniu senėjimu, sukelia išorinius pokyčius, su amžiumi susijusias patologijas. Pas plikuosius smėlrausius šie du procesai yra atskirti.

Viena iš mokslininkų prielaidų yra ta, kad šios rūšies graužikai išmoko atsispirti kai kuriems epigenetinio senėjimo veiksniams. Anksčiau Vera Gorbunova ir jos kolegos įrodė, kad plikųjų smėlrausių ląstelės į spinduliuotę ir kancerogeninius baltymus reaguoja daug mažiau nei žmogaus ar pelės.

Amžinos jaunystės eliksyras

Plikasis smėlrausis nėra vienintelis ilgaamžis tarp gyvūnų. Pavyzdžiui, dygliatriušiai gyvena 20 metų. Tai naudinga evoliuciniu požiūriu, nes adatos apsaugo jį nuo priešų. Šikšnosparniai gyvena 40 metų. Jie daugiausia tiriami laukinėje gamtoje, dar laukia išsamūs laboratoriniai tyrimai.

Tačiau tikrieji mafusalai tarp žinduolių yra banginiai. Jų amžių galima nustatyti pagal akies lęšiuką – puikų biologinį chronometrą. Pasak Veros Gorbunovos, tokį evoliucinį rezultatą lėmė ir tai, kad prieš banginių medžiotojus jie beveik neturėjo priešų.

Banginiai, kaip ir plikieji smėlrausiai, retai serga vėžiu. Šie jūrų milžinai išvis neserga. Tačiau šio reiškinio molekulinius mechanizmus dar reikia ištirti.

Atskleisdami išskirtinės plikųjų smėlrausių, banginių ir kitų ilgaamžių sveikatos paslaptį, mokslininkai tikisi padėti ir žmonėms. Pavyzdžiui, hialurono rūgštis jau seniai naudojama sąnariams ir žaizdoms gydyti. Dabar, kai sužinojome, kad plikojo smėlrausio ląstelėse yra jos didelės molekulinės masės formų, galima sukurti naujus terapijos metodus.

Mokslininkai nustatė molekules, lėtinančias hialurono rūgšties skilimą audiniuose. Ateityje tai padės sukurti vaistus nuo senatvės. Žmonių baltymų sintezę pagerinti bus daug sunkiau, tačiau mokslininkai jau turi tam tikrų idėjų.