Обезьяны стареют по-разному
В зеркале трудно не заметить признаки старения, такие как обвисшая и морщинистая кожа, седые волосы или даже их отсутствие. На молекулярном уровне признаки необратимого износа более тонкие: сокращение теломер или повреждение митохондрий. Теперь геронтологи внимательно изучили, что происходит на уровне генов в мозге человека и шимпанзе. За более чем пять миллионов лет, прошедшие с тех пор, как наши предки отделились от предков шимпанзе, они использовали их, чтобы отдалиться от своих ближайших родственников. Сегодня наш мозг в три раза больше, чем у обезьян, а продолжительность жизни почти в два раза больше. Будь то сто или пятьдесят лет - в обоих случаях старение длится достаточно долго, чтобы время оставило свой след в сознании.
Исследователи смогли проанализировать, как старение выглядит генетически в голове лишь несколько лет назад. ДНК-чипы позволяют им читать, насколько активны тысячи генов одновременно. Или были. Потому что образцы тканей головного мозга желательно брать посмертно.
Биологи под руководством Хантера Фрейзера из Калифорнийского университета в Беркли и Сванте Паабо из Института эволюционной антропологии Макса Планка в Лейпциге затем проделали то же самое на людях и шимпанзе. Они создали профили активности генов для семи областей мозга здоровых молодых и пожилых людей: областей коры головного мозга, таких как речевой центр Брока и лобная доля, и мозжечка..
В коре головного мозга, где расположены более сложные когнитивные функции, ученые обнаружили сотни генов как у обезьян, так и у людей, активность которых снижается с возрастом. В отличие от областей коры, мозжечок, отвечающий за бессознательный контроль движений, в значительной степени сохранил один и тот же генетический арсенал у обоих приматов.
При более внимательном рассмотрении выяснилось, что совершенно разные наборы генов затрагиваются возрастным сдвигом в работе коры головного мозга человека и шимпанзе. Участвующий в этом исследователь Джошуа Плоткин видит в этом указание на то, что два вида приматов очень по-разному используют свои умственные ресурсы в результате быстрой эволюции, и что признаки износа затем проявляются и в других генах.
Исследователи приходят к выводу, что главную роль играют признаки износа, а не целенаправленный переход на программу старения, ведь именно особенно метаболически активные участки коры головного мозга выключают большинство генов. С другой стороны, в мозжечке, где метаболически все немного спокойнее, с возрастом почти все остается прежним. Теоретической основой этой связи является свободнорадикальная гипотеза старения.
Утверждает, что повреждения постепенно накапливаются в клетке в результате действия агрессивных молекул. В частности, такие молекулы выплевываются митохондриями. Потому что в клеточных силовых установках при энергоснабжающем дыхании образуются чрезвычайно реактивные соединения кислорода, в том числе так называемые свободные радикалы - фрагменты молекул с неспаренными электронами. В клетке они бурно реагируют на самые разные вещи - ДНК особенно чувствительна.
Фрейзер теперь представляет себе следующее: в коре головного мозга контрольные области активных генов обнажены и незащищены. В какой-то момент они настолько разрушены деструктивными кислородными соединениями, то есть мутированы, что машины для чтения ДНК уже не могут их правильно читать. Затем производство генов прекращается. Это предположение согласуется с предыдущими результатами, показывающими, что мутации и митохондриальные повреждения накапливаются гораздо быстрее в коре, чем в мозжечке.
Несколько лет назад анализы ДНК-чипов у мышей показали зеркальное отражение: здесь, в отличие от мозжечка, профиль генов в коре головного мозга с возрастом менялся лишь незначительно - вероятно, потому, что метаболическая активность у грызунов распределена обратно есть. Поэтому Фрейзер и его коллеги предостерегают от простого применения к людям диагнозов старения и нейродегенеративных заболеваний на животных моделях. Как показывают различия с корой головного мозга шимпанзе, это может не работать даже у нашего ближайшего родственника.