Ученые из Еврейского университета в Иерусалиме (Израиль) выявили ген, который связывает рост в раннем возрасте и репродуктивный успех с ускоренным старением и повышенным риском развития рака в более позднем возрасте. Открытие, которое позволяет по-новому взглянуть на давнюю теорию эволюционной биологии, описано в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
Исследователи предоставили экспериментальные доказательства теории антагонистической плейотропии — идеи о том, что конкретные гены могут давать преимущества в раннем возрасте, но способствовать развитию заболеваний и ухудшению состояния в старости. Хотя эта теория широко распространена, до сих пор не удавалось выявить конкретные гены, отвечающие за такие компромиссы у позвоночных.
Используя африканскую бирюзовую карликовую цихлазому (недолго живущий вид, выбранный в качестве объекта для исследований генетического старения), ученые сосредоточилась на гене vgll3, который ранее связывали со сроками полового созревания. Модифицировав его с помощью технологии CRISPR, исследователи добились того, что рыбы с измененным vgll3 росли быстрее и раньше достигали половой зрелости, что могло дать им репродуктивное преимущество в естественной среде обитания. Однако это было сопряжено со значительными долгосрочными издержками: у рыб сократилась продолжительность жизни и участились случаи возрастных опухолей, в т.ч. меланобластомы.
Авторы считают, что они «застали эволюцию за поиском компромисса». Годами наука задавалась вопросом — почему организм человека не может бесконечно долго поддерживать себя в идеальном состоянии? Этот ген дает ответ: непрерывность процессов для природы важнее долголетия. Дальнейший анализ показал, что ген влияет на ключевые биологические процессы, включая клеточное деление, активность стволовых клеток и репарацию ДНК. Повышенная клеточная активность может объяснить как быстрое развитие, наблюдаемое у молодых особей, так и накопление повреждений, приводящее к заболеваниям у взрослых рыб.
Кроме того, ученые разработали иммунодефицитную модель рыбы, позволяющую трансплантировать и изучать опухолевые клетки способами, ранее невозможными в этой системе. Оказалось, что рак у этих рыб — не случайность, а прямое следствие их жизнестойкости в молодости. Механизмы, которые сначала заставляют клетку строить молодое тело, превращают ее в опухоль.
Поскольку vgll3 присутствует и у человека, полученные результаты могут иметь большое значение для понимания процессов развития, старения и возрастных заболеваний, а значит, для профилактики рака и увеличения продолжительности здоровой жизни.
