Возраст в генах. Соврать о годе рождения станет сложнее
В этом году молодой афганский беженец подал иск против полиции германского города Хильдесхайма, что в Нижней Саксонии: он требовал признать, что, будучи несовершеннолетним, он вправе рассчитывать на некоторые привилегии. В частности, дела несовершеннолетних о предоставлении убежища рассматриваются в особом порядке, и беженец имеет право вызвать в страну своих взрослых родственников.
В том случае, когда беженцы прибывают в Германию без документов, власти оценивают возраст визуально или записывают со слов прибывшего, однако в данном случае эти подходы давали противоречивые результаты: на взгляд полицейских, парню уж точно стукнуло 18. И тогда полиция обратилась за помощью к калифорнийской компании Zymo Research. Эта компания производит тесты, позволяющие определить возраст человека по образцу крови — точнее, по химическому узору, появляющемуся на хромосомах человека с течением времени.
Проблема, вставшая перед властями, оказалась далеко не уникальной: ежегодно в Европу прибывает около 170 000 несовершеннолетних без родственников и документов. Как минимум в двух случаях — во Фрайбурге и в небольшой деревушке Кандель — беженцы оказались замешаны в серьезных преступлениях и пытались смягчить свой приговор, заявляя о том, что не достигли совершеннолетия. Таким образом, необходимость объективно определить возраст человека оказалась вполне насущной для криминалистики и судебной практики. До сих пор это делалось на основе рентгенограммы, по степени развития костей и зубов. Однако полицейские из Хильдесхайма прибегли к новому способу, чем и навлекли на себя шквал критики.
Против полицейской инновации выступило ученое сообщество страны — немецкие молекулярные биологи и криминалисты. В одной из статей они отмечают, что хотя метод определения возраста, используемый калифорнийской компанией, научно обоснован, его точность пока недостаточна для применения в криминалистической практике.
Ключевое слово — «пока». Эксперты в принципе признают, что эта техника, известная как «метод Хорвата», позволяет определить возраст человека с точностью до одного-двух лет, — просто к сегодняшнему дню она недостаточно развита. Следовательно, ее развитие — дело ближайшего будущего. Самое время разобраться, как это работает.
Метки на хромосоме
В 2011 году доктор Стив Хорват из Лос-Анджелесского университета Калифорнии еще не подозревал, за какие заслуги он войдет в историю науки. Он занимался совершенно безнадежной темой: пытался по ДНК человека предсказать его сексуальную ориентацию. Найти в генах что-то подобное пытались многие, но Хорват искал печать принадлежности к меньшинствам не в самой последовательности ДНК, а в эпигенетике.
Эпигенетикой называют науку о том, что может быть записано в генах помимо последовательности нуклеотидов, и один из ее механизмов — метилирование ДНК: некоторые буквы-нуклеотиды в нашем геноме могут быть химически модифицированы путем навешивания на них метильных групп. В нашем геноме есть около 28 млн потенциальных точек, где может быть, а может и не быть метильной группы.
Стив Хорват методично исследовал лиц различной ориентации и пытался найти закономерность между сексуальностью и сайтами метилирования. И, конечно, не нашел. Зато нашел нечто совершенно неожиданное: в двух точках частота метилирования удивительно точно — плюс-минус пять лет — предсказывала возраст субъекта. Доктор Хорват понял, что набрел на биологический маркер возраста. Он стал проверять другие точки и разные типы клеток; в результате корреляция повысилась до 96%, а точность до 1,3 года. Ученый написал об этом статью, — и ее наотрез отказались публиковать крупнейшие научные журналы.
Причины отказа — в том, что рецензентам не легко было поверить в столь сенсационную находку. Дело в том, что разные клетки организма имеют разный возраст: например, клетки мозга перестают меняться лет в двадцать и сохраняются до смерти, а средний возраст вашего лейкоцита — около недели. Однако «эпигенетические часы» Хорвата показывали одно и то же время абсолютно во всех клетках тела, и это было время, прошедшее с момента рождения (или зачатия) человека.
Наконец, в 2013 году статья Хорвата вышла в свет, и все желающие воспроизвести его результат смогли это сделать. Стало ясно, что открыт механизм, имеющий отношение к самой сокровенной проблеме биологии человека: генетическому механизму старения. Но у находки был и простой прикладной аспект: метод определения возраста по ДНК имел огромный потенциал для криминалистики. Сузить круг подозреваемых, оценив возраст преступника с точностью до полутора лет — очень серьезное достижение.
Тем не менее, в юриспруденции «доказательством» называется не совсем то же самое, что в науке, и предложить суду заключение экспертизы, основанное на методе Хорвата, никто до сих пор не пытался. Поэтому историю беженца из Хильдесхайма можно рассматривать как первый случай реального использования этой технологии.
Проблемы и решения
В своей статье, вышедшей в этом году, Хорват заявил, что довел точность своего метода до одного года. Тем не менее автор признает, что наблюдал и аномалии: так, в одном случае его метод дал рекордную ошибку в 5 лет и 8 месяцев. В другом исследовании сделана попытка применить метод Хорвата для анализа ДНК тысячи семнадцатилетних испытуемых. Метод дал среднее значение 17,2 года, однако для некоторых испытуемых были получены заведомо ошибочные оценки, от 4 до 30 лет.
Кроме статистических аномалий, существует и другой предмет для беспокойства — возможные различия между этносами. В одной из работ было показано, что «эпигенетические часы» идут с одинаковой скоростью у испытуемых из Европы, Западной Африки и с Ближнего Востока. Однако для нужд криминалистики и юриспруденции таких данных может оказаться недостаточно.
Компания Zymo Research приобрела эксклюзивную лицензию на тест Хорвата в 2016 году. В случае беженца из Хильдесхайма, описанном в начале этой статьи, компания сравнила образец ДНК с образцами пяти других индивидуумов с теми же этническими корнями, чей возраст был известен. Как сообщил представитель компании журналу Nature, результаты анализа позволили сделать вывод, что субъекту было от 26 до 29 лет.
Во всех случаях, упомянутых в этой статье, беженцы были признаны совершеннолетними на основании традиционных способов установления возраста. Двое из них, признанные виновными в тяжких преступлениях, осуждены к пожизненному заключению.
Сколько вам лет?
Юрий Фролов
По материалам журнала «New Scientist» (Великобритания)
«Наука и жизнь» №7, 2007
Не торопитесь отвечать на этот простой, как кажется, вопрос, потому что за вас на него ответил шведский невролог Йонас Фрисен: каждому взрослому человеку в среднем пятнадцать с половиной лет. Если по паспорту вам, например, шестьдесят, то хрусталики ваших глаз в среднем на 22 недели старше, мозг примерно ваш ровесник, а вот вашей коже всего две недели от роду.
Из одной научно-популярной книги в другую кочует утверждение: наше тело почти полностью обновляется за семь лет. Старые клетки постепенно отмирают, их места занимают новые.
Клетки действительно обновляются, но откуда взялась мифическая цифра «семь», никто толком не знает. Для некоторых клеток срок обновления установлен более или менее точно, а именно: 150 дней для клеток крови, за постепенным замещением которых можно проследить после переливания крови, и две недели для клеток кожи, которые появляются в ее глубинных слоях, постепенно мигрируют на поверхность, отмирают и отшелушиваются.
Опыты по измерению продолжительности жизни клеток ведутся уже около полувека, но только на крысах и мышах. Животным вводят через шприц или дают в пище меченые (радиоактивные) нуклеотиды — строительные блоки ДНК. Новые клетки встраивают в свой генетический материал эти метки. Их количество в разных тканях и органах можно измерить и рассчитать долю клеток, которые появились на свет за время, прошедшее после введения радиоактивной ДНК.
Разумеется, к человеку такой метод неприменим. Пытались определять возраст клеток человека по длине теломер — конечных участков хромосом. Теломеры (см. «Наука и жизнь» № 12, 2001 г.) укорачиваются при каждом делении клетки. Но выработать на этой основе надежный способ определения возраста клетки не удалось, тем более что некоторые клетки, как выяснилось, способны «отращивать» теломеры после деления.
Шведский исследователь Йонас Фрисен решил воспользоваться методом археологов и историков, умеющих определять возраст предметов, содержащих органику, по углероду-14 ( 14 С). Этот редкий и слабо радиоактивный изотоп углерода постоянно образуется в стратосфере, где космические лучи выбивают из ядер атомов азота по одному протону. Постепенно (период полураспада 5730 лет) 14 С снова превращается в азот. Растения в процессе фотосинтеза поглощают из атмосферы 14 С и встраивают его в молекулы сахаров. Животные поедают растения, и потому все живые существа содержат немного этого изотопа. Примерно один из триллиона атомов углерода в вашем теле — это углерод-14 на месте обычного углерода-12. Когда организм гибнет, он перестает получать новый 14 С, а тот, что уже накоплен за время жизни, постепенно распадается. Этот распад, идущий с известной скоростью, и позволяет определить, как давно живая материя стала мертвой. Например, когда срубили дерево, из которого сделана доисторическая лодка, или когда забили теленка, чтобы из его шкуры изготовить пергамент для рукописи. Однако из-за крайне малых количеств изотопа и медленности его распада метод годится только для больших промежутков времени.
Насколько опасен распад радиоактивного углерода в организме? В теле человека весом 75 килограммов около 300 триллионов триллионов (3•10 26 ) атомов углерода, из них всего 350 триллионов (3,5•10 14 ) — углерода 14 С. Если не считать минеральную составляющую (в основном это кости) и принять, что по остальным тканям тела 14 С распределен равномерно, то в каждой клетке в среднем всего 11 атомов 14 С. ДНК по весу составляет около 1% клеток. Изотоп 14 С распадается так редко, что если взять отдельную выбранную наугад клетку, то в составе ее ДНК один атом 14 С распадется раз в 18 000 лет (мы берем именно тот 14 С, который входит в ДНК, так как изменения в составе этой молекулы могут быть важными для здоровья организма и его потомства). Если считать, что вы проживете 70 лет, то шансы на то, что какая-то конкретная отдельная клетка вашего тела когда-либо испытает «атомный взрыв» одного атома углерода в своей ДНК, составляют 1 против 260.
При своем появлении клетка получает набор хромосом, которые остаются с ней всю ее жизнь. Поэтому содержание 14 С в ДНК прямо пропорционально его содержанию в атмосфере в то время, когда данная клетка появилась, минус небольшое количество, исчезнувшее в результате естественного распада. Анализы проводятся методом атомной масс-спектрометрии.
В 2005 году Фрисен и его сотрудники опубликовали предварительные результаты анализов клеток людей, живших во времена пика 14 С. Как и следовало ожидать, короче всего срок жизни клеток, непосредственно соприкасающихся с внешней средой, — клеток эпидермиса кожи (две недели, как мы об этом упоминали) и клеток эпителия кишечника, постоянно истираемых проходящими пищевыми массами (5 дней). Красные кровяные тельца, по Фрисену, живут 150 дней. Мышечные клетки межреберных мышц у людей 37–40 лет, как оказалось, в среднем имеют возраст 15,1 года, а клетки кишечника (кроме эпителия) — 15,9 года.
Фрисена как невролога больше всего, разумеется, интересует головной мозг. Из исследований, проведенных на животных, а также на одном пациенте, умиравшем от рака и согласившемся на введение ему в мозг слабо радиоактивного изотопа, известно, что после рождения новые нейроны возникают только в двух областях — в гиппокампе и вокруг желудочков мозга.
Пока новым методом измерен возраст лишь немногих участков головного мозга. По данным Фрисена, клетки мозжечка моложе самого человека в среднем на 2,9 года. Мозжечок, как известно, отвечает за координацию движений, а она постепенно улучшается с возрастом у ребенка, поэтому можно предположить, что примерно к трем годам мозжечок формируется окончательно. Кора головного мозга имеет тот же возраст, что сам человек, то есть на протяжении жизни в ней не появляются новые нейроны. Остальные отделы мозга еще только изучаются.
Измерение возраста отдельных тканей и органов проводится не из любопытства. Зная скорость оборота клеток, мы, возможно, научимся лечить катаракту, ожирение и некоторые нервные болезни. В 2004 году исследователи из Колумбийского университета (США) обнаружили, что при депрессии в гиппокампе возникает слишком мало новых нейронов, а некоторые лекарства от депрессии стимулируют этот процесс. Болезнь Альцгеймера также связывают с недостаточным нейрогенезом в гиппокампе. При болезни Паркинсона, насколько известно, отмирание старых клеток не уравновешивается появлением новых.
Знание о том, как часто у людей возникают новые жировые клетки, поможет лечить ожирение. Пока никто не знает, связана ли эта болезнь с увеличением числа или размеров жировых клеток. Знание частоты появления новых клеток печени и поджелудочной железы позволит создать новые методы диагностики и лечения рака печени и диабета.
Весьма актуален вопрос о возрасте мышечных клеток сердца. Специалисты считают, что отмирающие клетки заменяются фиброзной соединительной тканью, поэтому сердечная мышца со временем слабеет. Но точных данных нет. Фрисен и его группа сейчас работают над определением возраста сердца.
Американцы научились измерять возраст хрусталика глаза. Его центральная часть формируется из прозрачных клеток на шестой неделе жизни эмбриона и остается на всю жизнь. Но по периферии хрусталика постоянно добавляются новые клетки, делая хрусталик более толстым и менее гибким, что сказывается на его способности фокусировать изображение. Изучив этот процесс, мы, возможно, найдем способы оттянуть начало катаракты на пять лет — считает Брюс Буххольц из Ливерморской национальной лаборатории (США), где проводятся масс-спектрометрические измерения образцов, поставляемых из Калифорнийского университета и лаборатории Фрисена.
Но если многие «детали» нашего организма постоянно обновляются и в результате оказываются значительно моложе самого их обладателя, то возникают некоторые вопросы. Например, если верхнему слою кожи всего две недели, почему она не остается всю жизнь гладкой и розовой, как у двухнедельного младенца? Если мышцам примерно 15 лет, почему 60-летняя женщина менее ловка и подвижна, чем 15-летняя девочка? Причина — в митохондриальной ДНК. Она накапливает повреждения быстрее, чем ДНК клеточного ядра. Именно поэтому кожа со временем стареет: мутации в митохондриях приводят к ухудшению качества ее важного составного материала, коллагена.
Разные органы и ткани человека обновляются с разной скоростью, и потому можно сказать, что имеют разный возраст.
Возраст животных: как учёные определяют длительность жизни зверей
Для ученых, изучающих любой аспект экосистемы и ее взаимодействия, знание возраста исследуемого животного является очень важным.
Возраст — это не просто число, когда речь заходит о животных, все они стареют по-разному. Это одно из главных препятствий, стоящих перед учеными, так как не существует единого метода возрастной классификации, который был бы распространен на всех животных. Но, однако есть некоторые общие признаки, в значительной степени помогающие оценить возраст животного.
Такие методы, как анализ зубов, анализ меха, кожный тест и оценка визуальных сигналов, практикуются учеными для оценки возраста животных. Зоологи часто изучают скелет животных с помощью рентгеновских снимков.
1. Кости имеют несколько маркеров роста, и по состоянию костей можно приблизительно определить возраст животного.
2. Зубы также указывают на возраст, у некоторых животных взрослые зубы появляются в определенном возрасте. Таким образом, наличие взрослых зубов и их состояние позволяет определить возраст особи.
3. Кожа животных, как и у людей с возрастом стареет, появляются морщины. В конкретном случае речь идёт о самках орангутанов. Поскольку у них не развиваются фланцы как у самцов, то морщины на коже могут выдать их возраст.
4. Мех и шерсть также позволяют учёным судить о возрасте животного в определении их возраста. У собак с возрастом морда становится более серой.
Когда речь заходит о кошках, то их мех со временем становится тусклым и ломким, шубка теряет блеск. Это относится ко всем кошкам, начиная от домашних и заканчивая дикими кошками.
Но ученые не могут полагаться только на эти признаки.
Кроме вышеописанных методов специалисты обращают внимание также и на состояние мышц, остроту зрения и слуха. Обычно к старости эти жизненные показатели у животных снижаются.
Возраст рыб учёные определяют по крошечным ушным косточкам, которые называются отолитами. Они имеют годичные кольца роста, как у деревьев, достаточно их сосчитать, чтобы узнать возраст рыбы. Но, к сожалению, это удаётся сделать только у пойманной рыбы. Чтобы узнать, сколько лет прожил моллюск, нужно также подсчитать количество годичных колец. Сейчас не существует точного метода, который мог бы помочь в определении возраста живых рыб.
В настоящее время, когда ученые постоянно анализируют биоразнообразие планеты, отмечают исчезающие виды и изучают рост популяции животных, знание точного возраста животных имеет первостепенное значение.
По той же причине ученые придумали так называемый «кожный тест». Анализ обнаруживает пентозидин (химическое вещество в организме), который является биомаркером для так называемых «продвинутых конечных продуктов гликирования» (возрастов).
И другие вещества, которые образуются в организме в результате старения, их количество может указывать на возраст животного. Возрастные тесты (взятие образца кожи) уже проводятся для различных животных, и этот метод безопасен, он не причиняет вреда животным, сообщает «Science ABC».
Как определяют возраст окаменелостей?
Как определить возраст ископаемого? Сколько тысяч или миллионов лет назад жил найденный организм? Как определили, какому периоду принадлежит формация? У геологов и палеонтологов есть два основных метода датирования: относительный и абсолютный. Относительный метод быстрее, но менее точный. При относительной датировке используются уже изученные организмы, породы и формации. Для абсолютной датировки нужна лаборатория, чтобы изучить находку. Зная скорость распада определённых изотопов, и насколько они распались, мы можем достаточно точно определить возраст организма или, что чаще, породы, в которой он был обнаружен.
Относительный метод
Относительный метод датирования используется, когда мы знаем что и где нашли. Например, мы нашли зуб тираннозавра из формации Хелл Крик. Нам не нужна лаборатория для установки точного возраста. Нам известно, когда жил тираннозавр, и какой период охватывает формация Хелл Крик.
Но что делать, если перед нами неисследованные слои горных пород? В этом случае к нам на помощь приходят так называемые индексные окаменелости. Как правило, это специфичные организмы, свойственные только определённому периоду. Их возраст уже определён абсолютным методом. Например, брахиоподы являются ценными индексными окаменелостями. Благодаря этим беспозвоночным мы можем определить не только возраст пород, но и физико-географическую обстановку изучаемой области. Так, найденные в 2014 году на берегу реки Шидерты брахиоподы подсказали исследователям, что возраст пород 345-400 млн лет, а область представляла из себя тёплое море со среднегодовой температурой от +5 до +25 градусов. Соответственно, остатки других организмов, найденные в одном слое с этими брахиоподами, будут также датироваться девонским периодом.
Можно использовать и несколько индексов. Представим, что мы нашли формацию, в которой сохранились уже известные нам брахиоподы, с возрастом 345-400 млн лет. В тех же слоях рядом с брахиоподами мы находим и трилобитов, датируемых 410-390 млн лет назад. Несложная арифметика и мы получаем возраст формации от 400 до 390 млн лет.
Также в относительном методе датирования стоит помнить, что слои накладываются последовательно. Если мы нашли окаменелости, возраст которых знаем, то слой над ними будет моложе, а слой под ним – старше.
Абсолютный метод
Точное определение возраста окаменелостей при абсолютном методе датирования происходит при помощи радиометрии (радиоизотопное датирование). В радиометрии используются различные радиоактивные изотопы, которые работают как часы. Равномерный радиоактивный распад изотопов может помочь нам установить очень точный возраст пород различных геологических эпох. От орудий наших предков до точного возраста самой планеты.
Чаще всего в определении возраста ископаемого нам помогают вулканические породы, которые накладываются слоями. Установив датировки для вулканических слоёв под и над окаменелостью, мы можем указать возраст найденных остатков.
Сложность абсолютного метода в том, что мы не всегда можем найти нужный нам изотоп для той или иной эпохи. Например, когда речь заходит о радиоизотопном методе датирования, первым в голову приходит радиоуглеродный анализ. Но он очень редко используется для датирования окаменелостей, степень его точности хороша для остатков моложе 60 000 лет. За это время изотоп C-14 проходит 10 циклов полураспада и уменьшается в 1000 раз.
Период полураспада — это время, за которое из некоторого количества изотопов распадается половина. Для изотопа C-14 — это 5730 ± 40 лет. То есть за 5730 лет изотоп распадается наполовину, ещё за 5730 лет наполовину распадается оставшаяся его часть и так далее.
Но что делать, если нам нужно установить возраст в миллионы и сотни миллионов лет? Для этого существуют другие методы, в которых используются другие изотопы.
Уран-свинцовый анализ предполагает использование изотопов урана: уран-235 или уран-238. Уран-свинцовый метод один из самых старых и хорошо изученных способов датировать породы возрастом в сотни миллионов и миллиарды лет. Точность данного метода очень велика, для пород возрастом 2 млрд лет погрешность будет ± 2 млн лет (0,1%). Одно из преимуществ данного метода, это большой охват возраста. Полураспад урана-235 с его превращением в свинец-207 имеет период в 700 млн лет, а урана-238 в свинец-206 – 4,5 млрд лет. Иногда используется уран-торий-свинцовый метод с изотопом торий-232. Превращение тория-232 в свинец-208 имеет период в 14 млрд лет.
Свинец-свинцовый анализ изучает наличие трёх изотопов в породах: свинец-206, свинец-207 и свинец-204. Используется данный метод для определения возраста метеоритов и пород, утративших изотопы уран-235 и уран-238. Благодаря свинец-свинцовому методу определили возраст Земли. Соотношение свинца-207 к свинцу-206, как результатов распада урана-235 и урана-238 соответственно, в породах Земли и метеоритах подсказало дату образования планеты. На сегодняшний день самая точная цифра – 4.567.200.000 ± 600.000 лет.
Калий-аргоновый анализ хорош тем, что калий встречается во многих материалах: слюде, глинистых минералах, вулканических осадках, эвапоритах. Из-за длительного периода полураспада, калий-аргоновый метод используется для датировки окаменелостей возрастом более 100 000 лет.
Это далеко не все способы определить возраст находки, как относительные, так и абсолютные. У нас не возникает сложностей, когда требуется датировать окаменелость, вид и место обнаружения которой известны. Сложнее, когда образец утратил или вовсе не имеет точных данных о месте обнаружения. Это относится к старым музейным экспонатам, находкам палеонтологов-любителей или изъятым у чёрных копателей окаменелостям.
Теломеры – индикатор биологического возраста. Учёные приблизились к разгадке тайны вечной молодости
В 30–40-е годы XX века отечественные учёные ввели понятие, отражающее уровень сохранности организма – биологический возраст. Скорость старения у каждого человека индивидуальна. Определить степень износа его органов и систем помогут теломеры, а точнее – их длина. Что это такое? Можно ли остановить биологические часы? Читайте о последних научных изысканиях, связанных с омоложением организма.
Когда размер имеет значение. Короче теломеры – короче жизнь
Теломеры (от др.-греч. τέλος – конец и μέρος — часть) представляют собой некие наконечники на концах хромосом, состоящие из строго определённой последовательности сложных органических соединений – нуклеотидов. При рождении длина таких наконечников составляет 15 тысяч пар нуклеотидов, к пятилетнему возрасту она сокращается до 12 тысяч, а хронические заболевания могут уменьшить размеры концевых участков хромосом до 5–2 тысяч пар нуклеотидов.
Учёные обнаружили теломеры в середине прошлого столетия в клетках ядерных живых организмов (то есть организмов, клетки которых содержат ядро). Поначалу их роль не была понятна. Наконечники не содержат генов, несут довольно-таки мало информации, которая ничего не кодирует и не считывается на информационные рибонуклеиновые кислоты.
Позже стало ясно: их функция – в обеспечении защиты хромосом от разрушения и слипания, а также сохранности наследственного материала (генома) в процессе деления клетки и удвоения ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты).
Последняя представляет собой своеобразный биологический жёсткий диск с записанной на нём генетической программой развития и функционирования живого организма. ДНК позволяет хранить, передавать следующему поколению и реализовывать названную программу.
Объёмы памяти созданного природой «диска» поражают: вместимость грамма одной нити ДНК сопоставима с аналогичным показателем 100 миллиардов DVD – 455 экзабайт. А информацию, записанную на нём, можно прочитать даже по прошествии нескольких тысячелетий.
Механизм удвоения ДНК не позволяет копировать теломеры, а потому при каждом делении клетки – а большинство человеческих клеток способно делиться лишь 52 раза (предел Хейфлика) – наконечники хромосом укорачиваются на 50–200 нуклеотидов (согласно Harley C. B., Futcher A. B., Greider C. W.).
Почему клетки стареют
Если же клетка категорически не желает гибнуть, её уничтожают клетки иммунной системы. В тех случаях, когда последние по тем или иным причинам не выполняют должным образом свои функции, в организме накапливается большое количество старых клеток.
Об их влиянии на состояние окружающих молодых «коллег» и в целом на организм, осуществляемом, по-видимому, при помощи неких сигнальных молекул, пока можно лишь догадываться. Предполагается, что присутствие нефункционирующих долгожителей может стать причиной воспаления, перерождения молодых клеток в злокачественные. Клеточное старение (сенессенс) и старение организма – два звена одной цепи.
Ещё одно негативное последствие того, что хромосомы утрачивают свои защитные колпачки, состоит в опасности склеивания «оголённых» концов молекул ДНК. Дело в том, что клетка воспринимает сверхкороткие теломеры как разрывы хромосом и стремится их починить путём их соединения. Подобное чревато появлением мутаций, приводящих к развитию онкологических заболеваний.
Теломеры помогают предсказать развитие рака
Специалисты Медицинского университета г. Инсбрук (Австрия) с 1995 по 2005 год наблюдали за 787 добровольцами 40–79 лет, не страдавших раком. В начале исследования у каждого из них была определена длина теломер в лейкоцитах капиллярной крови. За 10 лет у 11,7 % испытуемых развилось какое-либо онкологическое заболевание. Средняя длина концевых участков хромосом у заболевших была значительно меньше, чем у здоровых участников. Причём самые короткие теломеры наблюдались у пациентов с наиболее тяжёлыми формами рака – желудка, яичников и лёгких. Учёные сделали выводы: у людей с критически короткими хромосомными наконечниками риск возникновения злокачественного новообразования в 3 раза выше, чем у тех, кто может похвастать максимальной длиной теломер, а риск умереть от рака в десятилетний период – в 11 раз выше.
Теломеры: какие факторы определяют их длину
Теломеры могут укорачиваться быстрее или медленнее. Исследования показали, какие факторы влияют на длину хромосомных наконечников.
В общем все исследования последних лет лишь объяснили с точки зрения физиологии человеческого организма то, что и так было давно известно из практики и наблюдений: правильное питание, здоровый сон, физическая активность, оптимизм продлевают жизнь, а вредные привычки, стрессы и болезни, напротив, укорачивают её.
Теломеры: можно ли сделать их бессмертными и остановить клеточное старение
Одиннадцатью годами ранее, в 1973 году, существование особого вещества, способного удлинять концевые участки хромосом, предположил советский биолог, специалист Института Биохимической физики РАН Алексей Матвеевич Оловников.
Теломераза присоединяется к концу ДНК, спрятанному под теломерой, и использует его в качестве стартовой точки для добавления пар нуклеотидов и наращивания концевых участков хромосомы.
К сожалению, активно функционирующий «молодильный» фермент обнаружен лишь в трёх типах клеток человеческого организма: половых, стволовых и раковых. Остальным типам клеток не повезло: ген теломеразы в них прекращает своё функционирование уже в эмбриональный период развития, как бы выключается, и клетка даже не подозревает о его существовании.
Однако наука не стоит на месте. Учёные нашли способ заставить работать омолаживающий клетки фермент и даже встроить его ген в любую клетку. Правда, по понятным причинам массовые эксперименты пока проводились лишь на животных. Заслуживают внимания результаты исследования, организованного в 2012 году специалистами Испанского национального центра по исследованию рака. Двум группам мышей – взрослым и старым – вводили вирус, активизирующий теломеразу. Это позволило значительно увеличить продолжительность их жизни: взрослых животных – на 24 %, старых – на 13 %.
Воодушевлённая такими результатами 44-летняя глава фармкомпании из США Элизабет Пэрриш повторила опыт на себе. Ей вкололи ослабленный аденоассоциированный вирус, в который был предварительно встроен ген теломеразы. Уже спустя 6 месяцев теломеры женщины удлинились на 9 %, что соответствует омоложению тканей на 20 лет.
Однако радоваться рано: безопасность подобных экспериментов ещё не исследована. Чем они могут аукнуться в дальнейшем для здоровья человека и его потомков пока неизвестно. Некоторые специалисты предполагают, что такие опыты на людях могут закончиться увеличением количества онкологических и других смертельно опасных заболеваний. Время покажет. А пока расскажем о безопасных способах удлинить теломеры.
Доступные и безопасные активаторы теломеразы
Помимо описанного выше способа пробудить теломеразу каждой клетки и заставить её встать на защиту организма человека от клеточного старения, существуют более доступные и менее рискованные пути – с помощью определённых природных веществ. Назовём некоторые из них.
Практически все перечисленные ингредиенты для омоложения организма, кроме, пожалуй, фолиевой кислоты, присутствуют в пчелопродукте, приготовленном из личинок пчелиных самцов – трутневом гомогенате. В домашних условиях сохранить этот продукт на долгое время без потери его омолаживающих свойств нереально. Однако на отечественном фармацевтическом рынке уже существуют препараты, изготовленные на основе трутневого молочка по особой технологии, позволяющей сделать это.
Профессор анатомии из Университета Калифорнии, вице-председатель Американского геронтологического общества Леонард Хейфлик, разработавший теорию старения клеток, утверждал, что максимальная потенциальная продолжительность жизни человека составляет 120 лет. Доживём ли мы до этого возраста, зависит по большей части от нас самих.
