Некоторые черви запрограммированы на раннюю смерть ради колонии
Некоторые черви генетически предрасположены умирать до достижения старости, что, как выяснилось, приносит пользу колонии, снижая потребность в пище. К такому выводу пришло новое исследование под руководством Университетского колледжа Лондона (UCL).
Модельное исследование, опубликованное в Aging Cell, впервые предоставляет доказательства запрограммированной, адаптивной смерти у животного, которая эволюционировала из-за преимуществ для сообщества.
Ведущий автор, профессор Дэвид Джемс (Институт здорового старения UCL), заявил: "Согласно теории эволюции, альтруистическая смерть, чтобы оставить больше пищи родственникам, в норме не может развиться. Это связано с тем, что другие особи, которые живут дольше, потребляли бы ресурсы, оставленные альтруистическими товарищами, и вытесняли бы их в так называемой трагедии общин.
"Но недавно было обнаружено, что дикие круглые черви C. elegans живут в колониях идентичных червей, что предотвратило бы захват колонии долгоживущими червями с другими генами".
Исследователи объясняют, что изначально теоретики эволюции полагали, что старение развилось для сокращения популяции с целью увеличения доступности пищи для молодых особей. Однако позже ученые показали, что это не может быть верно для большинства видов животных, так как естественный отбор обычно благоприятствует неальтруистичным долгожителям.
Тем не менее, у некоторых организмов существуют программы самоуничтожения, не позволяющие им жить после определенного возраста. Например, у круглого червя C. elegans мутации в определенных генах могут значительно увеличить продолжительность их жизни, предположительно, путем отключения программы сокращения жизни.
В текущем исследовании ученые UCL изучили особенности жизненного цикла C. elegans, чтобы понять, почему запрограммированная смерть может работать у них. Они создали компьютерные модели колонии C. elegans, растущей на ограниченном запасе пищи, и проверили, увеличивает ли сокращенная продолжительность жизни репродуктивную способность колоний за счет производства эквивалента "семян" колонии — расселительной формы червя, называемой дауэром.
Они обнаружили, что сокращение продолжительности жизни, а также сокращение репродуктивного периода и снижение скорости питания взрослых особей повышают репродуктивный успех колонии.
Первый автор, доктор Евгений Галимов (Институт здорового старения UCL), сказал: "Уже много лет известно, что запрограммированная гибель клеток приносит пользу живым организмам, но теперь мы понимаем, что существует и запрограммированная смерть организма, которая может приносить пользу животным колониям".
Результаты имеют большое значение для исследований биологии старения, многие из которых проводятся на C. elegans. У других животных есть гены, похожие на сокращающие жизнь гены червей, которые способствуют развитию болезней в позднем возрасте, поэтому лучшее понимание функции этих генов может внести вклад в медицинские исследования.
Однако исследователи предупреждают, что их последние выводы специфичны для червей, чьи жизненные циклы подходят для такого адаптивного механизма.
Профессор Джемс сказал: "Наши выводы согласуются со старой теорией, что старение в чем-то полезно, поскольку они показывают, как увеличение доступности пищи для родственников за счет ранней смерти может быть выигрышной стратегией, которую мы называем жертвой потребителя. Но адаптивная смерть может развиться только при определенных особых условиях, когда популяции близкородственных особей не смешиваются с неродственниками. Поэтому это не предсказывается для людей, но, кажется, часто происходит у колониальных микроорганизмов".
Доктор Галимов добавил: "Похоже, адаптивная смерть возможна у некоторых видов лосося, которые нерестятся и умирают в огромных количествах в верховьях рек. Было показано, что разлагающаяся мертвая рыба питает молодь лосося. Мы называем эту форму адаптивной смерти жертвой биомассы".
Работа иллюстрирует, как снижение эволюционной приспособленности отдельных особей может увеличить приспособленность сообществ у организмов, живущих в колониях.
Авторы заявляют, что следующий этап их работы — изучить реальные колонии C. elegans, чтобы проверить поведение, предсказанное моделью, а затем использовать эти знания для создания более реалистичных моделей, чтобы понять адаптивную смерть.