Ученые были поражены, обнаружив 507-летнего моллюска, которому во времена Шекспира было уже 100 лет, но почему он прожил так долго и чему мы можем у него научиться?
Когда я начал работать над этим рассказом, я задавался вопросом, стоит ли употреблять в пищу мой объект в рамках исследования. Я представил себе смелое начало: “Это самое долгоживущее животное в мире, и оно великолепное на вкус”.
Поскольку животное, о котором идет речь, относится к виду моллюсков, я представил себе спагетти alle vongoleс большим количеством чеснока. Но, оставляя в стороне этические соображения, связанные с убийством и употреблением в пищу других животных, и экологический ущерб, который мы наносим чрезмерной эксплуатации океана, я понял, что есть и другое соображение. Это особенное животное – океанский куахог – может прожить не менее 500 лет. Убивать его просто неправильно. Так что нет, я не буду есть этого моллюска. В связи с этим позвольте мне внести поправки в свое вступление: это самое долгоживущее животное в мире, и моя миссия состоит в том, чтобы раскрыть его секрет.
Вас могут простить, если вы не слышали об океанском куахоге, также известном как исландский кипарис: это не тот вид животных, которому уделяется много внимания на телевидении. Это крупный двустворчатый моллюск, который живет, зарывшись в песок, на обоих побережьях Атлантики, от теплых южных районов Флориды и Кадиса в Испании до холодных вод Квебека в Канаде и Норвегии. Если вы пробовали суп из моллюсков в США, то наверняка пробовали именно его. Раковина моллюска покрыта тонкими линиями, похожими на кольца на стволе дерева, и, как и годичные кольца, вы можете сосчитать эти линии, чтобы определить его возраст.
Самый древний из известных образцов был назван исследователями Хафруном, что в переводе с исландского означает “тайна океана”. Хафрун родился в 1499 году и жил так, как жили его предки на протяжении многих поколений, тихо и скромно питаясь продуктами, собранными у берегов Исландии. В этом смысле его жизнь была ничем не примечательной, если бы не тот факт, что она продолжалась и продолжалась – и продолжалась. На самом деле это закончилось только в 2006 году, когда оно было извлечено из моря командой ученых из Университета Эксетера, Великобритания. Исследованием его возраста занимался склерохронолог Пол Батлер. Склерохронология включает в себя анализ раковин двустворчатых моллюсков для построения временных линий для окружающей их среды.
“Первоначально его возраст был указан как чуть более 400 лет, но более тщательное изучение линий роста и сравнение с другими раковинами показали, что на самом деле ему было 507 лет”, — говорит он мне. Вполне вероятно, что там все еще водятся еще более старые особи, особенно в холодных водах вокруг Исландии, где они растут медленнее и живут еще дольше. Существует ли верхний предел их возраста? “Трудно поверить, что они живут намного дольше, — говорит Батлер, — хотя однажды математик проанализировал возраст нескольких человек, и он сказал, что в принципе они могли бы жить вечно”. Ну, вот вам и математики.
Ключ к долголетию куахога, по–видимому, кроется в его митохондриях — структурах в наших клетках, которые используют пищу для обеспечения нас энергией. Под “нами” я подразумеваю нас, эукариот – все сложные организмы, от тисовых деревьев и мучных червей до медуз и кроликов.
“Наличие надежных митохондрий, которыми обладает Arctica islandica, имеет первостепенное значение для здорового старения у самых разных модельных видов”, — говорит Энрике Родригес, исследователь митохондрий в Университетском колледже Лондона.
Митохондрии квахогов, в буквальном смысле этого слова, более прочные. Их мембрана более устойчива к повреждениям, чем у других видов. Мембрана митохондрий снабжена белковым механизмом, который обрабатывает электроны и протоны и генерирует АТФ — универсальную молекулу энергии, используемую в клетках. У quahogs этот механизм больше и более тесно связан друг с другом, что делает его более надежным. “Белки имеют более высокую молекулярную массу и более сложные структуры”, — говорит Родригес. “Они более тесно связаны друг с другом».
Благодаря этому механизму митохондрии квахогов подвергаются меньшему повреждению. Отчасти это объясняется тем, что они более тщательно распределяют миллиарды протонов и электронов, которые ежесекундно проходят через эти мембраны. При утечке электронов образуются активные формы кислорода (АФК), такие как перекись водорода, которые вызывают повреждения. Родригес сравнивает это с автомобилями, стоящими в пробке. В нормальных митохондриях красный сигнал светофора в начале очереди заставляет автомобили сдавать назад, выбрасывая выхлопные газы и нанося ущерб окружающей среде. Однако в митохондриях куахога светофор – в данном случае белковый комплекс – гораздо эффективнее регулирует движение транспорта, и от автомобилей исходит меньше выхлопных газов.
Но не только прочная мембрана помогает куахогу вести здоровый образ жизни. Это еще и потому, что «куахоги» убирают те АФК, которые все-таки просачиваются наружу. Если использовать аналогию Родригеса, это все равно что убирать выхлопные газы автомобиля.
Родригес сравнил антиоксидантную способность куахога с рядом родственных видов с более короткой продолжительностью жизни и обнаружил, что его способность уничтожать АФК в три-14 раз выше. Все это подтверждает так называемую теорию старения, основанную на митохондриальном окислительном стрессе (MOSTA). По-видимому, именно этим объясняется исключительная продолжительность жизни голого землекопа, который может прожить 40 лет, что более чем в шесть раз больше, чем у других грызунов того же размера.
Пьер Блиер, исследователь в области метаболизма животных и генетики аквакультуры в Университете Квебека, содержит квахогов в аквариумах в своей лаборатории, чтобы изучить механизм их долголетия. Он подтверждает, что морские квахоги обладают более высокой способностью поглощать окислители. “Митохондрии Arctica islandica гораздо более устойчивы и способны противостоять АФК”, — говорит он, поддерживая теорию МОСТА.
Это дает ответ на вопрос, как эти животные живут так долго, но как насчет причины? Другими словами, каким было давление отбора, которое привело к эволюции таких устойчивых митохондрий?
Ключом к разгадке является низкий уровень кислорода в среде обитания моллюсков. “Арктика они могут оставаться с закрытой раковиной, не используя жабры для улавливания кислорода, около недели”, — говорит Родригес. Их митохондриям пришлось выработать способы выживания в течение длительного времени в условиях низкого содержания кислорода или даже его полного отсутствия, что называется кислородной аноксией, а затем стать достаточно устойчивыми, чтобы справиться с внезапным притоком кислорода и смягчить возникающий в результате этого внезапный окислительный стресс. Это также похоже на голых землекопов. “Голые землекопы живут в норах с очень низким уровнем кислорода”, — говорит Родригес. “Мы видим схожие закономерности в том, что их митохондрии устойчивы и приспособлены к сопротивлению кислородному голоданию и стрессу реоксигенации, а также к долгой жизни”. Так что, возможно, это тот самый случай, говорит он, когда отбор на кислородное голодание привел к увеличению продолжительности жизни почти в качестве побочного эффекта.
“Мой совет, чтобы прожить дольше, — заниматься физическими упражнениями, хорошо питаться и принимать холодный душ“.
Большой вопрос, конечно, заключается в том, сможем ли мы укрепить наши собственные митохондрии. В 2005 году команда из Калифорнийского университета в Ирвайне создала трансгенных мышей, у которых в митохондриях вырабатывалось больше антиоксидантного фермента каталазы, что позволило увеличить продолжительность жизни мышей примерно на пять месяцев – значительный показатель при нормальной продолжительности жизни в два года. Хотя теперь стало возможным генное редактирование митохондрий человека, мы далеки от понимания того, как безопасно увеличить продолжительность жизни, поэтому нам нужен другой способ.
Мы знаем, что физические упражнения улучшают работу наших митохондрий. Мы также знаем, что митохондрии тибетских шерпов, которые живут на больших высотах, отличаются от митохондрий жителей равнин. В исследовании, проведенном в 2017 году, участвовали коренные жители равнин и шерпы, поднимавшиеся в базовый лагерь на Эвересте на высоте около 5300 метров над уровнем моря. Шерпы могли лучше использовать кислород и имели большую защиту от окислительного стресса, потому что их митохондрии были более устойчивыми, и это имело генетическую основу.
Блиер настаивает, что A. islandica действительно может рассказать нам о долголетии. “Мой совет, чтобы прожить дольше, заботьтесь о своих митохондриях: делайте физические упражнения, хорошо питайтесь и принимайте холодный душ.… Холодный душ, по-видимому, активирует механизмы контроля качества митохондрий”.
Хорошо, если это сработает для quahogs…