Сравнение геномов 88 видов морских окуней выявило гены, связанные с долголетием
Морские окуни (род Sebastes) — одни из самых долгоживущих позвоночных на Земле. Их продолжительность жизни варьируется от 10 лет у калифорнийского окуня (Sebastes dallii) до более 200 лет у долгоживущего алеутского окуня (Sebastes aleutianus). Это разнообразие сформировалось всего за 10 миллионов лет, что делает их одной из самых быстро эволюционирующих групп рыб.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Science, биологи из Калифорнийского университета в Беркли секвенировали и сравнили полные геномы 88 видов морских окуней, чтобы найти генетические основы их разной продолжительности жизни.
Генетические детерминанты долголетия
Исследователи обнаружили 137 генетических вариантов, ассоциированных с долголетием. Однако не все они напрямую влияют на срок жизни.
- Размер и среда обитания: Около 60% вариаций в продолжительности жизни можно объяснить всего двумя факторами: размером особи и глубиной обитания. Более крупные рыбы, живущие в холодных глубоких водах, обычно живут дольше. Генетические адаптации к большему размеру и жизни на глубине сами по себе увеличивают lifespan.
- Ключевые генные пути: После учета размера и
глубины, оставшиеся генетические различия были сосредоточены в трёх
типах генов:
- Ремонт ДНК: У долгоживущих видов обогащён набор генов, отвечающих за восстановление повреждений ДНК, что может защищать от рака.
- Инсулиновая сигнализация: Вариации обнаружены в шести из девяти ключевых генов инсулинового сигнального пути, давно известного своим влиянием на старение.
- Иммунная модуляция: У долгоживущих видов больше генов, модулирующих иммунный ответ, в частности, генов семейства butyrophilins. Это важно, поскольку воспаление играет роль в старении человека.
Эволюционные компромиссы долгой жизни
Исследование также выявило последствия адаптации к разной продолжительности жизни на уровне популяций:
- Виды с короткой жизнью имеют большие размеры популяций.
- Виды с долгой жизнью существуют в малых популяциях. Их выживание часто зависит от старых, крупных и очень плодовитых самок (феномен BOFFFF), которые производят основную часть потомства.
- В геномах долгоживущих видов обнаружен избыток специфических мутаций (замена CG на TG), которые, как известно, накапливаются в опухолях при старении. Поскольку именно старые самки дают основное потомство, эти мутации передаются всей популяции.
«В этом исследовании мы определили как генетические причины, так и последствия адаптации к экстремальному долголетию», — сказал старший автор Питер Судмант. — Есть возможность посмотреть в природе, как естественные адаптации сформировали продолжительность жизни, и подумать, как эти же гены действуют в наших собственных телах».
Исследование показывает, что морские окуни стали «идеальным штормом» для изучения старения, объединив в одном роде множество видов с разной продолжительностью жизни и чёткими экологическими адаптациями.