Скорость соматических мутаций и скорость старения тесно связаны. В исследовании, опубликованном в журнале Nature, ученые обнаружили чрезвычайно сильную корреляцию между частотой соматических мутаций и продолжительностью жизни у нескольких видов, что подчеркивает важность бремени мутаций для старения. Вопрос о том, почему продолжительность жизни так сильно различается у разных видов, в том числе у близкородственных, всегда волновал ученых-героев. Изучение исключительно долгоживущих видов может раскрыть секреты их долголетия и ответить на вопросы об эволюционных корнях старения
Например, одна популярная теория связывает продолжительность жизни с размером тела. Более крупные виды, как правило, живут дольше, но корреляция далека от идеальной, и есть много исключений, таких как голый землекоп, чья продолжительность жизни составляет 30 лет, о которой многие крупные животные могут только мечтать. Другая теория старения постулирует, что вариабельность продолжительности жизни в основном обусловлена разной скоростью соматических мутаций у разных видов, то есть мутаций в клетках, не являющихся зародышевыми клетками. Такие мутации не передаются потомкам животного (за исключением животных, размножающихся бесполым путем, например гидры), но передаются потомкам мутировавшей клетки. Соматические мутации накапливаются с возрастом и вызывают множество проблем, включая рак и другие возрастные заболевания. Согласно теории старения соматических мутаций, виды с более медленной скоростью мутаций должны жить дольше, и это новое исследование является первым, в котором это предположение подверглось серьезной проверке.
Исследователи собрали 206 образцов кишечных крипт от 56 особей, принадлежащих к нескольким видам с очень разной продолжительностью жизни и размерами тела. Крипты — это крошечные структуры, покрывающие стенки толстой кишки, и они состоят из эпителиальных клеток, которые имеют высокую скорость репликации. Было важно собрать образцы из одной и той же ткани у всех видов, поскольку частота мутаций в разных тканях различается. Помимо хорошо изученных видов, таких как мышь, крыса и человек, в список вошли обезьяна колобус, кошка, корова, собака, хорек, жираф, морская свинья, лошадь, лев, голый землекоп, кролик, кольцехвостый лемур и тигр.
Основным выводом исследования стала исключительно сильная корреляция между продолжительностью жизни вида и средней скоростью его мутации. По словам исследователей, ни один другой фактор, в том числе масса тела, не может даже приблизиться. Все очень просто: чем медленнее скорость соматических мутаций, тем дольше продолжительность жизни. Однако при добавлении к модели массы тела, основного обмена веществ и размера помета она несколько улучшилась.
Жираф и голый землекоп имеют 23 000-кратную разницу в массе тела, но очень похожую скорость соматических мутаций и одинаковую продолжительность жизни. Коровы и лошади весят намного больше человека, но скорость их соматических мутаций в несколько раз выше, а максимальная продолжительность жизни в несколько раз ниже и так далее.
Самый очевидный из них — канцерогенные мутации: чем выше частота мутаций, тем выше вероятность того, что клетка приобретет достаточно мутаций, чтобы стать раковой.
Соматические мутации не являются полностью хаотичными. Их паттерны называются мутационными сигнатурами, и эти сигнатуры связаны с различными стрессорами и сбоями в различных механизмах репарации ДНК. Исследователи определили, что люди в основном имеют те же три основных мутационных сигнатуры, что и другие виды, с некоторыми вариациями. Это означает, что эти сигнатуры и лежащие в их основе процессы эволюционно законсервированы, что требует дальнейшего изучения. Однако более важно то, что все три мутационных сигнатуры сильно коррелируют с продолжительностью жизни, показывая, что общее бремя мутаций, а не какой-либо конкретный тип мутаций, способствует старению.
