Сегодня - 16.10.2019

Долго ли, коротко ли?

10 декабря 2013

Ученые из Института цитологии и генетики СО РАН исследовали на мухе дрозофиле, как на различие в продолжительности жизни особей мужского и женского пола влияют гены и географическое происхождение. Они выяснили, что условия, в которых протекают ранние стадии беременности у женщин, могут воздействовать на выживаемость и долголетие их будущих внуков.

Дрозофила под микроскопомТот факт, что мужчины живут меньше женщин, актуален не только для России, и даже не только для людей. Еще в 1948 году Д. Гамильтон обнаружил, что у 89% из 70 изученных им видов животных средняя продолжительность жизни (ПЖ) самцов короче, чем у самок.

В человеческих популяциях это различие регистрируется, по крайней мере, с середины XVIII в. Как сообщает Статистическое бюро ООН, в 1967 году практически во всех странах мира (кроме Индии, Камбоджи и некоторых других) была отмечена более высокая средняя ПЖ женщин по сравнению с мужчинами (например, в США — 73,7 против 66,8 лет; в Японии — 72,95 против 67,73; в Гвинее — 28 против 26). А по данным Службы государственной статистики Российской Федерации, на 1 января 2010 г. в нашей стране разница между количеством представителей обоих полов оказалась в 16,2 %! Численное превышение женщин отмечается с 29 лет, и уже к 65 годам их доля составляет более двух третей.

Более того, половая специфичность ПЖ, оказывается, зависит от географического расположения популяций и образа жизни — она не только не совпадает в разных странах, но и варьируется среди регионов одной страны. Особенно хорошо этот факт иллюстрируют практически гомогенные популяции человека (замкнутые на себе группы, в которых браки совершаются внутри сообщества). Например, интересные данные дает сравнение адвентистов седьмого дня Кракова и общей популяции Польши – у первых кривые выживаемости полов совершенно совпадают и, к тому же, мужчины там умирают намного позже, чем в целом по стране. Другим примером является орден амишей Ланкастера в Пенсильвании — до возраста 62 лет смертность у их женщин немного выше, чем у мужчин, а после — различия по выживаемости между ними практически исчезают.

Возможной причиной неодинаковой ПЖ у двух полов разных популяций могут быть разные скорость старения и динамика смертности. Исследовать эти свойства на человеке довольно затруднительно — не всегда есть возможность собрать необходимые демографические данные. Но зато мушка дрозофила является идеальной моделью: она обладает коротким временем воспроизводства, высокой плодовитостью и хорошо изученными генами, отвечающими за ПЖ. Кроме того, показатели продолжительности жизни у этой мухи и человека сходны, если принять тот факт, что один день для нее аналогичен году человека. Дрозофилу используют для исследований старения и ПЖ, начиная с 1920-х гг.

Цель, которую поставили перед собой сотрудники лаборатории генетики популяций ИЦИГ СО РАН — исследовать динамику старения и смертности, а также ПЖ у нескольких линий и популяций дрозофилы в зависимости от их географического происхождения, генетических различий и пола. Также ученым было интересно, как изменятся эти параметры в условиях стресса. Полученные данные можно сопоставлять с аналогичными у человека, и на основе этого делать демографические прогнозы.

В эксперименте участвовали шесть линий дрозофилы, выделенные из разных природных популяций (Бишкека, Чемала, Умани, Тбилиси, Гомеля, Ташкента) и две — стандартные лабораторные (Canton S  и Oregon R). Новорожденных мушек разделили на самцов и самок, а затем рассадили в одинаковые сосуды с нормальной для них питательной средой, которые поместили в термостаты с постоянными температурами 25°С (естественная) и 29°С (стрессовая). Каждые 1–3 суток мух пересаживали на свежий корм и вели регистрацию смертности вплоть до завершения цикла жизни у всей линии.

По результатам опыта в нормальных температурных условиях насекомые разделились на три группы: в первую попали мухи из Бишкека и Чемала (с высокой ПЖ), во вторую — из Умани и Тиблиси (со средники показателями), а в третью — из Ташкента и Гомеля (умирающие раньше всех). В первых двух самки жили больше, чем самцы, или столько же, в третьей — их ПЖ, наоборот, оказалась короче. В лабораторных линиях особи женского пола тоже показали большую склонность к долголетию, однако их ПЖ держалась на уровне третьей, мало живущей, группы.  

«Похоже, что исходные природные популяции различаются по частотам генов, регулирующим общий уровень ПЖ и ее пол-специфичный характер: в линии из Киргизии (Бишкек) распространены те, которые сдвигают значение продолжительности жизни примерно на 25 % выше среднего уровня, а в популяции Белоруссии (Гомель) — на 25 % ниже. Эти же гены, видимо, сильнее действуют в обоих направлениях у самок, вызывая половые различия», — объясняет доктор биологических наук Михаил Давидович Голубовский.

В условиях стресса при повышенной температуре 29 °С во всех трех природных линиях ПЖ уменьшилась в 1,5–2 раза и одновременно практически нивелировался половой диморфизм. Лабораторные популяции показали подобные же результаты. Оказалось, что характер действия генов, влияющих на продолжительность жизни, определяется условиями среды.

В ходе эксперимента ученые заметили, что на его результаты повлияла также и длительность размножения дрозофил внутри линии в лаборатории. Природные популяции с высокой ПЖ были выделены из естественной среды обитания сравнительно недавно. А другие (отличающиеся более ранней смертностью) поддерживались в Институте до постановки опыта 15–25 лет, в результате чего уровень их ПЖ приблизился к стандартным лабораторным линиям Canton S и Oregon R.


Дифференциация ПЖ по полу в зависимости от возраста наблюдается и в популяциях человека. Например, Франция, где после 30 лет мужчины умирают чаще женщин, по этому показателю ближе долгоживущей лабораторной линии дрозофилы Canton S, а Дания, в которой дисбаланс между полами меньше — к популяции Oregon R.


Также опыты на дрозофиле, показали, что мутации генов могут не только понижать ПЖ, но и повышать ее. Особенно интересно действие некоторых из них, которые в определенных ситуациях оказываются смертельными. Когда особь получает от родителей такую «опасную» мутацию в каждой из пары хромосом, то неминуем летальный исход для нее, если же дефектна только одна из них — ПЖ организма может увеличиваться на 25-30%.
 
Кроме того, матери с мутантными генами оказались способными передавать большую приспособленность потомству. Так, прогревание эмбрионов (температурный стресс) у самок с определенной мутацией сообщало адаптивные преимущества ее детям (особенно, когда стимуляцию зародышевых клеток тепловым стрессом проводили на ранней стадии овогенеза). Ученые сравнили полученные данные с аналогичной ситуацией у человека и сделали предположение, что при определенном генотипе условия, в которых проходят ранние стадии беременности у бабушек, способны влиять на выживаемость и долголетие внучатого поколения, а также — на половую обусловленность этих признаков.

Впрочем, исследователи утверждают, что дрозофила — это лишь модельный объект, нельзя данные, полученные в ходе этих экспериментов, прямо проецировать на человека. «Опыты с дрозофилой только показывают, что разные географически отдаленные популяции людей тоже могут отличаться по ПЖ друг от друга, но не обязательно результаты у жителей определенной местности будут совпадать с результатами у дрозофилы, имеющей то же происхождение. Для получения конкретных данных по людям необходимо исследовать человеческие популяции», — утверждает кандидат биологических наук Наталья Яковлевна Вайсман.

Сейчас в планах ученых — узнать, как воздействуют на ПЖ различные стрессовые факторы окружающей среды. Например, неионизирующее лазерное излучение, на основе которого в последние годы активно развиваются технологии для медицины, военной, охранной сферы и научных исследований.

Диана Хомякова

Иллюстрации предоставлены Институтом цитологии и генетики СО РАН
 

Ваша оценка: Нет Средняя: 3.3 (3 votes)
Поделись с друзьями: 
 

comments powered by HyperComments

Система Orphus