Научниците ѕирнаа во геномот на 194-годишната желка Џонатан: Го открија ли клучот за вечна младост?
Авторите на нова студија ги проучуваа геномот и епигенетските карактеристики на една исклучително стара желка, ги споредија со податоци од четири други единки и понудија можно објаснување за нејзината долговечност. Во центарот на истражувањето е Џонатан, алдабарска џиновска желка која, според процените на експертите, може да има дури 194 години.
In This Article:
- Од XIX век на Света Елена до најстарото живо копнено животно на планетата
- Китовите, голото слепо куче и лилјаците веќе беа дел од потрагата по биолошка заштита од стареење
- Метилните групи се малите ознаки што со годините се множат на едни места, а исчезнуваат на други
- Тимот на Стивен Кларк ја подели потрагата на две линии: геном и метилација
- Наместо крв, научниците зеле клетки од усната шуплина и плунка поради ризик од инфекција
- 6,9 милиони разлики се појавиле кога ДНК на Џонатан била споредена со Танк
- Пет желки во епигенетската споредба: Џонатан, Хеч, Смолс, Токи и Поки
- 287 гени кај Џонатан носеле варијанти што можат да ја сменат аминокиселинската секвенца
- Во делови од ДНК поврзани со митохондриите, шемата на Џонатан личела на онаа на петгодишна желка
Од XIX век на Света Елена до најстарото живо копнено животно на планетата
Алдабарската џиновска желка (Aldabrachelys gigantea) по име Џонатан живее на островот Света Елена во јужниот дел на Атлантскиот Океан уште од XIX век. Доколку податоците за неговата возраст се точни, тој е најстарото познато живо копнено животно на планетата. Копнените желки се познати по исклучителна долговечност: можат да живеат повеќе од 100 години, а одделни единки достигнуваат возраст од над 150 години. Сепак, Џонатан значително ги надмина сите возрасни показатели за својот вид.
Китовите, голото слепо куче и лилјаците веќе беа дел од потрагата по биолошка заштита од стареење
Специјалистите веќе подолго време ги истражуваат долговечните животни за да откријат кои биолошки механизми го штитат нивниот организам од стареење. За таа цел, тие ги споредуваат геномите на китовите, голото слепо куче, лилјаците и други видови кои се способни да живеат необично долго. Во случајот со џиновските желки, научниците и претходно пронаоѓаа генетски специфичности кои можат да бидат поврзани со долговечноста. Но остануваше да се разјасни дали долговечните желки се разликуваат само по овие карактеристики, или и по епигенетските промени кои се акумулираат со возраста.
Метилните групи се малите ознаки што со годините се множат на едни места, а исчезнуваат на други
ДНК содржи инструкции според кои функционира организмот, но сите нејзини делови не се активни истовремено. Епигенетиката проучува како клетките вклучуваат едни гени, а исклучуваат други, без притоа да се менува самата секвенца на ДНК. Еден од механизмите на таквата регулација е метилацијата: за одредени делови од ДНК се прицврстуваат мали хемиски ознаки — метилни групи, кои можат да влијаат врз работата на гените. Со возраста, во некои делови од ДНК овие ознаки стануваат се повеќе, а во други се помалку. Овие промени се акумулираат во текот на животот, па биолозите и генетичарите се обидуваат да откријат како тие се поврзани со стареењето на организмот.
Тимот на Стивен Кларк ја подели потрагата на две линии: геном и метилација
Меѓународен тим истражувачи, кој ги обединува стручњаците за геномика, биоинформатика, анализа на протеини и епигенетика под водство на Стивен Кларк (Stephen Clark) од американската непрофитна фондација Kallel, се обиде да ги идентификува генетските и епигенетските карактеристики на Џонатан кои би можеле да ја објаснат неговата исклучителна долговечност. Истражувањето на тимот на Кларк опфати две насоки: анализа на геномот и истражување на метилацијата на ДНК. Ова овозможи да се споредат релативно стабилните разлики во секвенцата на гените со епигенетските промени.
Наместо крв, научниците зеле клетки од усната шуплина и плунка поради ризик од инфекција
Геномот претставува целосен комплет генетски материјал на организмот, кој ја содржи целата негова наследна информација. За да го проучат геномот на Џонатан, научниците зеле примероци од клетките од усната шуплина и плунката. Земањето крв од желката властите на островот не го дозволиле поради загриженост за нејзиното здравје и потребата да се избегне ризикот од инфекција. Авторите на научниот труд прочитале приближно 1,1 милијарда кратки фрагменти од ДНК на Џонатан и ги споредиле добиените податоци со референтниот геном, кој претходно бил составен од примерок од крв на 36-годишна алдабарска желка по име Танк.
6,9 милиони разлики се појавиле кога ДНК на Џонатан била споредена со Танк
Како резултат на тоа, научниците откриле околу 6,9 милиони генетски варијанти — разлики помеѓу ДНК на Џонатан и референтната секвенца. Потоа тие го споредиле неговиот геном со геномите на други џиновски желки, вклучувајќи ги Танк и галапагоската желка Осамениот Џорџ, за да утврдат кои од откриените варијанти го разликуваат Џонатан од останатите испитувани животни. Овој метод помогнал да се пронајдат варијанти што се среќавале единствено кај оваа долговечна желка.
Пет желки во епигенетската споредба: Џонатан, Хеч, Смолс, Токи и Поки
Со помош на секвенционирање на целиот геном со бисулфит, истражувачите ги одредиле деловите од ДНК на кои се присутни метилните ознаки и ја споредиле нивната распределба кај пет желки: Џонатан, петгодишниот Хеч, 12-годишниот Смолс и два возрасни мажјаци — Токи и Поки. Ова овозможило да се разјасни како се разликува метилацијата на ДНК кај желки на различна возраст и кои карактеристики на епигенетската регулација се зачувани кај Џонатан, и покрај неговата длабока старост.
287 гени кај Џонатан носеле варијанти што можат да ја сменат аминокиселинската секвенца
Анализата открила 287 гени во кои истражувачите пронашле единствени за Џонатан варијанти на ДНК секвенцата, способни да ја променат аминокиселинската секвенца на протеините. Меѓу овие гени се и оние што учествуваат во обновата на ДНК, одржувањето на теломерите, регулацијата на метаболизмот и работата на митохондриите. Сепак, засега не е познато кои од откриените варијанти навистина влијаат врз должината на животот на желката.
Во делови од ДНК поврзани со митохондриите, шемата на Џонатан личела на онаа на петгодишна желка
Посебно внимание на истражувачите им привлекле деловите од ДНК поврзани со работата на митохондриите — клеточни структури кои произведуваат енергија. Научниците откриле дека во одредени делови од ДНК, шемата на метилација кај Џонатан останала исто толку средена како и кај петгодишна желка од истиот вид. Кларк и неговите колеги претпоставуваат дека ефикасната работа на митохондриите може да ги обезбеди системите за обнова на ДНК со енергијата што е неопходна за отстранување на оштетувањата на наследниот материјал. Сепак, истражувачите идентификуваа само можни механизми поврзани со долговечноста, но засега не докажаа дека токму тие му овозможиле на Џонатан да живее речиси два века. Научниот труд е објавен во списанието Science Advances.