Badanie wykazało, że zwierzęta z wolniejszym tempem mutacji genetycznych mają dłuższą żywotność

To zagadka, która od lat intrygowała naukowców – dlaczego różne zwierzęta starzeją się inaczej?

Podczas gdy ludzie mogą żyć do około 80 lat, żyrafy umierają zwykle w wieku 24 lat, a golce nagie w wieku 25 lat, co sugeruje, że winę ponosi coś poza rozmiarem ich ciała.

Aby pomóc rozwikłać tę tajemnicę, naukowcy z Wellcome Sanger Institute porównali genomy 16 gatunków, w tym ludzi, myszy, lwów, żyraf i tygrysów.

Ich odkrycia sugerują, że zwierzęta o wolniejszym tempie zmian genetycznych – znanych jako mutacje somatyczne – mają dłuższą żywotność.

Mutacje somatyczne występują naturalnie we wszystkich komórkach przez całe życie zwierzęcia, a ludzie uzyskują średnio około 20-50 mutacji rocznie.

Podczas gdy większość mutacji somatycznych jest nieszkodliwa, niektóre mutacje mogą upośledzać funkcję komórki, a nawet zapoczątkować drogę komórki do raka.

Rolę tych mutacji w procesie starzenia się postuluje się od lat 50. XX wieku, ale do tej pory ich obserwacja w praktyce pozostaje trudna.

Jednym z kluczowych pytań od dawna jest „paradoks Peto”, który kwestionuje, dlaczego większe zwierzęta nie mają większego ryzyka zachorowania na raka, mimo że mają więcej komórek.

W nowym badaniu naukowcy wykorzystali sekwencjonowanie całego genomu próbek od 16 ssaków w szerokim zakresie wieku i rozmiarów ciała – czarno-białej małpy colobus, kota, krowy, psa, fretki, żyrafy, morświna, konia, człowieka, lwa , mysz i nagi szczur, króliki, szczur, lemur katta i tygrys.

Ich analiza wykazała, że ​​mutacje somatyczne były spowodowane podobnymi mechanizmami u wszystkich gatunków, w tym u ludzi.

Akumulowały się również liniowo w czasie, przy czym gatunki o wyższym wskaźniku mutacji mają krótszą długość życia.

Na przykład żyrafy, które mogą osiągnąć 18 stóp wysokości, mają tempo wzrostu około 99 rocznie, a ich żywotność wynosi około 24.

W międzyczasie stwierdzono, że golce, mierzące zaledwie pięć cali, mają bardzo podobny wskaźnik mutacji wynoszący 93 rocznie i podobną długość życia około 25.

„Znalezienie podobnego wzorca zmian genetycznych u zwierząt różniących się od siebie było zaskakujące” – powiedział dr Alex Kagan, który prowadził badanie.

Ale najbardziej ekscytującym aspektem badania jest odkrycie, że wiek jest odwrotnie proporcjonalny do tempa mutacji somatycznych.

Sugeruje to, że mutacje somatyczne mogą odgrywać rolę w starzeniu się, chociaż możliwe są alternatywne wyjaśnienia.

„W ciągu najbliższych kilku lat byłoby wspaniale rozszerzyć te badania na bardziej zróżnicowane gatunki, takie jak owady czy rośliny”.

Stwierdzono, że żyrafy, które mogą osiągnąć 18 stóp wysokości i żyć do około 24 lat, mają częstość mutacji prawie 99 rocznie (przechowywany obraz)

Stwierdzono, że golce, które są znacznie mniejsze niż żyrafy mierząc 25 cali i żyją do 25 lat, mają bardzo podobne tempo mutacji, wynoszące 93/rok.

READ  Wszechświat może być młodszy, niż nam się wydaje, jak sugeruje ruch galaktyk

Niestety wyniki nie dały odpowiedzi na paradoks Peto.

Po obliczeniu długości życia zespół nie znalazł żadnego istotnego związku między szybkością mutacji somatycznych a masą ciała.

Sugeruje to, że inne czynniki muszą być zaangażowane w zdolność dużych zwierząt do zmniejszania ryzyka raka.

Fakt, że różnice w częstości mutacji somatycznych wydają się być wyjaśnione raczej różnicami wieku niż wielkością ciała, sugeruje, że chociaż modulowanie tempa mutacji wydaje się eleganckim sposobem kontrolowania zachorowalności na raka u różnych gatunków, ewolucja nie faktycznie zdecydował się to zrobić” – powiedział dr Adrian Bayes Ortega, autor badania.

Jest całkowicie możliwe, że za każdym razem, gdy gatunek ewoluuje o rozmiar większy niż jego przodkowie — na przykład żyrafy, słonie i wieloryby — ewolucja może znaleźć inne rozwiązanie tego problemu. Aby się tego dowiedzieć, będziemy musieli bardziej szczegółowo przestudiować te typy.

Mutacje somatyczne występują naturalnie we wszystkich komórkach przez całe życie zwierzęcia, a ludzie zyskują około 20-50 mutacji rocznie (wrażenie artysty)

Naukowcy mają nadzieję, że odkrycia pomogą rozwikłać zagadkę dokładnych przyczyn starzenia się.

„Starzenie się to złożony proces, będący wynikiem wielu form uszkodzeń molekularnych w naszych komórkach i tkankach” – dodał dr Ingo Martincorina, autor badania.

Od lat pięćdziesiątych spekulowano o mutacjach somatycznych przyczyniających się do starzenia, ale ich badanie pozostaje trudne.

Dzięki niedawnym postępom w technologiach sekwencjonowania DNA możemy wreszcie zbadać role, jakie mutacje somatyczne odgrywają w starzeniu się i wielu chorobach.

„To, że ta zróżnicowana grupa ssaków zakończyła swoje życie z podobną liczbą mutacji w swoich komórkach, jest ekscytującym i intrygującym odkryciem”.

Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Nature.