Биологи обнаружили, что митохондрии в разных тканях общаются друг с другом, чтобы восстанавливать поврежденные клетки. Когда их сигнал пропадает, биологические часы начинают замедляться.
Команда учёных узнала новые подробности о том, как митохондрии в мозге взаимодействуют с клетками по всему телу червя, чтобы продлить жизнь организма. Во-первых, важно было понять, почему повреждение митохондрий мозга может оказать благотворное влияние на организм. Процесс производства энергии митохондрии требует чрезвычайно сложного молекулярного механизма с десятками различных белковых составляющих.
Когда что-то идет не так, например, когда некоторые компоненты отсутствуют или неправильно свернуты, митохондрии активируют реакцию на стресс, известную как реакция развернутого белка. Она доставляет ферменты репарации, чтобы помочь комплексам правильно собраться и восстановить функцию митохондрий. Таким образом, развернутая белковая реакция сохраняет клетки здоровыми.
Учёные ожидали, что этот процесс развернется только внутри нейронов с поврежденными митохондриями. Тем не менее, оказалось, что клетки в других тканях тела червя также включили реакции восстановления, хотя их митохондрии остались неповрежденными.
Подобно техосмотру автомобиля, развернутая белковая реакция, по-видимому, поддерживает клетки в хорошем рабочем состоянии. Именно эта восстановительная деятельность помогла червям жить дольше. То есть данный механизм действует как средство против старения.
Но пока ещё остаётся загадкой, как эта развернутая белковая реакция передавалась остальному организму. После некоторого исследования учёные обнаружили, что митохондрии в стрессированных нейронах используют везикулы — пузырькообразные контейнеры, которые перемещают материалы вокруг клетки или между клетками и служат для переноса сигнала, называемого Wnt, за пределы нервных клеток к другим клеткам тела.
Биологи уже знали, что Wnt играет роль в формировании структуры тела на ранних стадиях эмбрионального развития, во время которого он также запускает процессы восстановления, такие как ответ развернутого белка. И все же, как передача сигналов Wnt, включенная у взрослого, может избежать активации эмбриональной программы? Учёные подозревали, что должен был быть еще один сигнал, с которым взаимодействовал Wnt. После дальнейшей работы исследователи обнаружили, что ген, экспрессируемый в митохондриях зародышевой линии – и ни в каких других митохондриях – может прерывать процессы развития Wnt. Этот результат позволил предположить, что зародышевые клетки играют решающую роль в передаче сигнала Wnt между нервной системой и тканями по всему остальному организму.
Однако неясно, действуют ли митохондрии зародышевой линии как усилители, получая сигнал от митохондрий мозга и передавая его другим тканям, или же принимающие ткани «слушают» сигналы из обоих источников. В любом случае, сила сигнала зародышевой линии регулирует продолжительность жизни организма. По мере старения червя качество его яиц или спермы снижается — это мы называем тиканьем биологических часов. Снижение также скорее всего отражается на изменении способности зародышевых клеток передавать сигналы от митохондрий мозга. По мере взросления червя его зародышевая линия менее эффективно передает сигнал восстановления, и поэтому его тело тоже разрушается.
Ученые пока не знают, применимы ли эти выводы к людям и к тому, как мы стареем. Тем не менее, эта гипотеза имеет смысл с более широкой эволюционной точки зрения. Пока зародышевые клетки здоровы, они посылают сигналы, способствующие выживанию, чтобы гарантировать, что их организм-хозяин выживет и сможет воспроизводиться. Но поскольку качество зародышевых клеток снижается, нет никакой эволюционной причины продолжать увеличивать продолжительность жизни; с точки зрения эволюции жизнь существует для того, чтобы воспроизводить себя.
Тот факт, что митохондрии могут разговаривать между собой, может показаться несколько тревожным, но этому есть объяснение. Давным-давно митохондрии были свободноживущими бактериями, которые объединили усилия с другим типом примитивных клеток, чтобы работать вместе в том, что стало нашими современными сложными клетками. Таким образом, их способность общаться, вероятно, является пережитком свободноживущих бактериальных предков митохондрий.
Если исследования червей подтвердятся и на более сложных организмах, таких как люди, вполне возможно, что ваши митохондрии прямо сейчас говорят о вашем возрасте.
