Голые землекопы бросают вызов представлениям о старении и размножении

Голые землекопы живут колониями с одной размножающейся парой и примерно 300 неразмножающимися рабочими. Хотя размножающаяся пара несёт метаболические затраты на репродукцию и (в случае королевы) лактацию, они живут дольше неразмножающихся особей и сохраняют фертильность на протяжении всей жизни. Исследователи из Института биологии старения Общества Лейбница (Германия) изучили генетические механизмы, лежащие в основе этого парадокса. Результаты опубликованы в открытом доступе в журнале BMC Biology.

Доктор Мартин Бенс, автор-корреспондент: «Наши результаты показывают, что когда голые землекопы созревают в размножающихся особей, это меняет скорость их старения, а значит, размножающиеся особи могут жить дольше неразмножающихся. Это удивительно, поскольку данные по другим видам говорят, что размножение, обеспечивающее выживание вида в целом, сокращает продолжительность жизни особи. У голых землекопов размножение, по-видимому, продлевает жизнь размножающихся особей. Это противоречит распространённому мнению, что млекопитающие либо вкладывают ресурсы в долгую жизнь, либо в размножение».

Исследователи проанализировали транскриптомы — совокупность всех транскрибируемых генов — для образцов тканей из ряда органов, включая сердце, печень и гонады. Они сравнили транскриптомы размножающихся голых землекопов с транскриптомами неразмножающихся, а также с транскриптомами размножающихся и неразмножающихся морских свинок, которые являются близкими родственниками голых землекопов, но имеют меньшую продолжительность жизни.

Авторы обнаружили, что гены, связанные со старением, экспрессировались по-разному в образцах от размножающихся голых землекопов по сравнению с морскими свинками и неразмножающимися землекопами. Например, ген, связанный с регенерацией мышц, показал более высокую экспрессию у размножающихся землекопов, что может быть связано с более высокой устойчивостью к потере мышечной массы при старении. Подобные изменения экспрессии генов могут способствовать исключительно долгой жизни размножающихся голых землекопов.

Доктор Бенс: «В отличие от неразмножающихся морских свинок и других грызунов, неразмножающиеся голые землекопы не проявляют полового диморфизма; у них нет различий в размере тела, массе тела или внешних гениталиях, а также мало поведенческих различий. Один из главных и удивительных выводов нашего исследования заключается в том, что транскрибируемые гены у неразмножающихся голых землекопов также не показывают значительных различий между самками и самцами. Однако мы обнаружили, что транскриптом значительно меняется, когда они созревают в размножающихся особей».

Когда авторы отделили неразмножающихся землекопов от колоний и объединили их в пары с землекопами противоположного пола, рабочие особи превратились в размножающихся. Этот переход сопровождался физическими и поведенческими изменениями, которые различались между самцами и самками — животные стали половодиморфными. Половое созревание также было связано с изменением уровней экспрессии генов, связанных с продлением жизни и периода здоровья.

Доктор Бенс: «Более глубокое изучение данных транскриптома голых землекопов может помочь нам понять, как регулируется половое созревание. Это потенциально может помочь лучше понять половое созревание у людей, где начало пубертата варьируется между индивидуумами и зависит от различных факторов, таких как стресс и питание. Вариации в начале полового созревания влияют на риск таких заболеваний, как рак молочной железы или сердечно-сосудистые заболевания. Наши данные могут помочь определить мишени для смягчения этих вариаций».

В другом исследовании под названием «Сравнение видовых протеомов печени выявляет связи с долголетием голого землекопа и старением человека», опубликованном в BMC Biology в тот же день, доктор Бенс и коллеги сравнили печень голых землекопов с печенью морских свинок, чтобы глубже изучить молекулярные механизмы, лежащие в основе долголетия землекопов.

Алессандро Ори, автор-корреспондент исследования: «Мы обнаружили, что печень голых землекопов имеет уникальную картину экспрессии митохондриальных белков, которая приводит к особым метаболическим характеристикам их митохондрий, включая повышенную способность утилизировать жирные кислоты. Мы также смогли показать, что сходные молекулярные сети затрагиваются в процессе старения как у голых землекопов, так и у людей, что предполагает наличие прямой связи между этими сетями и долголетием этих видов, оба из которых, исходя из массы их тела, должны были бы иметь гораздо более короткую жизнь».