Черви-матери производят «молоко» для своего потомства
По мере старения черви-матери выделяют через вульву жидкость, похожую на молоко, которую потребляет их потомство, что способствует его росту. К такому выводу пришло новое исследование под руководством учёных из UCL.
Открытие, опубликованное в Nature Communications, демонстрирует как самоотверженный, так и жертвенный акт и помогает объяснить ряд загадок о биологии старения у нематоды Caenorhabditis elegans, которую широко изучают для понимания старения организмов.
Ведущий автор, профессор Дэвид Джемс (UCL Institute of Healthy Aging), заявил: «Мы объяснили уникальный саморазрушительный процесс, наблюдаемый у нематод. Это одновременно и примитивная форма лактации, которую, как было показано, демонстрируют лишь некоторые другие беспозвоночные, и форма репродуктивного самоубийства, поскольку черви-матери жертвуют собой, чтобы поддержать следующее поколение».
Большинство C. elegans — прозрачных круглых червей длиной в один миллиметр — имеют как мужские, так и женские репродуктивные органы, поэтому матери размножаются, оплодотворяя себя ограниченным запасом собственной спермы. Когда она заканчивается, в течение нескольких дней после достижения половой зрелости, размножение прекращается.
Затем черви ведут себя так, что долгое время ставило учёных в тупик: они производят большое количество богатой желтком жидкости, которая накапливается внутри их тел, разрушительно потребляя внутренние органы. Они также откладывают неоплодотворённых яиц больше, чем весят сами. Ранее учёные предполагали, что эти изменения бесполезны и представляют собой форму болезни старости.
Первый автор, доктор Карина Керн (UCL Institute of Healthy Aging), сказала: «Как только мы осознали, что пострепродуктивные черви производят молоко, многое внезапно обрело смысл. Черви разрушают себя в процессе передачи питательных веществ своему потомству. А все эти неоплодотворённые яйца полны молока, поэтому они действуют как молочные бутылочки, помогая транспортировать молоко для кормления детёнышей».
Эта же лаборатория ранее показала, что выработка желтка в позднем возрасте — саморазрушительный процесс. У долгоживущих мутантных червей, специально выведенных и интенсивно изучаемых для понимания старения, саморазрушительная выработка желтка и откладывание ооцитов (неоплодотворённых яиц) в позднем возрасте отключены. Новые данные дают потенциальное объяснение того, как гены контролируют продолжительность жизни C. elegans: регулируя этот саморазрушительный процесс.
В новом исследовании учёные обнаружили, что молокоподобная жидкость, по-видимому, полезна для молодых червей (личинок), так как они нашли доказательства, что личинки действительно потребляют червячье молоко, а личинки, имевшие доступ к источнику молока (которое они также назвали «желточным молоком»), росли быстрее.
Доктор Керн добавила: «Существование червячьего молока раскрывает новый способ, которым C. elegans максимизируют свою эволюционную приспособленность: когда они больше не могут размножаться из-за нехватки спермы, они разрушают собственные ткани, чтобы передать ресурсы своему потомству».
Эта работа также может иметь далеко идущие последствия с точки зрения перспектив замедления процесса старения человека. Саморазрушительные и сокращающие жизнь репродуктивные усилия такого рода типичны для таких организмов, как тихоокеанский лосось, демонстрирующих суицидальное размножение. Это исследование предполагает, что продолжительность жизни C. elegans также может быть ограничена суицидальным размножением.
Профессор Джемс сказал: «Удивительно в старении C. elegans то, что продолжительность жизни можно значительно увеличить с помощью манипуляций с генами — до 10 раз. Это говорит о том, что, поняв, как это происходит, можно найти ключ к замедлению старения человека, что действительно захватывающе. Но если продление жизни C. elegans — это просто подавление суицидального размножения, как у лосося, то перспективы применения наших знаний о старении червей для радикального продления человеческой жизни внезапно выглядят отдалёнными».
Тем не менее, исследователи утверждают, что C. elegans ещё может многому научить нас в понимании старения человека. В статье, сопровождающей исследование червячьего молока и опубликованной в Frontiers in Cell and Developmental Biology, авторы представляют доказательства того, что суицидальное размножение эволюционировало из более общих механизмов старения и что причины возрастных заболеваний схожи как у C. elegans, так и у других животных, включая человека.
Профессор Джемс сказал: «В конечном счёте, критически важно понять принципы, управляющие процессом старения C. elegans, и объяснить причины возрастных заболеваний в более общем плане. Мы ещё не понимаем этого ни для одного организма. Но для C. elegans мы приближаемся к этому, и открытие червячьего молока приближает нас ещё на один шаг».