Пальмы — ключ к бессмертию?

Биологи, изучающие продолжительность жизни, заинтересованы в том, является ли долголетие генетически детерминированным и адаптивным признаком. Для ботаников открытие генетических связей, увеличивающих продуктивность и репродуктивный срок жизни долгоживущих растений, таких как деревья, было бы бесценно.

В обзорной статье, опубликованной в декабрьском номере American Journal of Botany, профессор П. Барри Томлинсон и аспирант Бретт Хаггерт исследуют идею о том, что пальмы могут быть одними из самых долгоживущих деревьев, и связано ли это с клеточным долголетием.

Авторы подчеркивают, что продолжительность жизни организма во многом определяется периодом, в течение которого его клетки остаются функционально и метаболически активными. В этом отношении растения и животные кардинально различаются: растения способны постоянно развивать новые органы и ткани, в то время как животные имеют фиксированный план тела и не могут регенерировать стареющие органы. Таким образом, растения потенциально могут жить дольше животных.

Уникальность пальм

Авторы сосредоточили обзор на пальмах, поскольку у этих деревьев живые клетки могут поддерживаться на протяжении всей жизни особи, что, возможно, делает их одними из самых долгоживущих клеток в организме. В отличие от большинства долгоживущих деревьев (лигнофитов), ствол которых почти полностью состоит из мертвой древесной ткани (ксилемы) и представляет собой, по сути, поддерживающий скелет с внутренним кольцом активно делящихся клеток, стволы пальм состоят из клеток, которые живут индивидуально очень долго — фактически, всю жизнь дерева.

• Например, скелет Pinus longaeva может насчитывать до 3000 лет, но активные живые ткани живут менее века.

Как долго живут пальмы?

Определить возраст пальм сложно, так как у них нет вторичного роста и, следовательно, годовых колец. Однако возраст можно достаточно точно оценить по скорости образования листьев и видимым рубцам на стволе от опавших листьев. Согласно этим оценкам, несколько видов пальм могут жить до 100 и даже до 740 лет. Важная связь здесь в том, что хотя «скелет» пальмы может быть не таким старым, как у сосны, отдельные клетки в ее стволе жили и были метаболически активны так же долго или даже дольше.

Особенности роста и метаболизма

В отличие от большинства растений, пальмы не имеют вторичного роста и не добавляют вторичную сосудистую ткань. Вместо этого ткани стебля закладываются в виде серии взаимосвязанных сосудистых пучков. Таким образом, основание пальмы — самое старое, а верхушка — самая молодая, и все эти ткани от основания до верхушки должны оставаться активными, чтобы обеспечивать поддержку и транспорт воды и питательных веществ.

Авторы приводят доказательства устойчивого первичного роста у кокосовой и саговой пальм. У этих видов наблюдается прогрессия в специализации сосудистых тканей: от относительно однородных клеток, выполняющих как гидравлические, так и механические функции (кокосовая пальма), до резкого разделения этих функций между внутренними (транспорт) и внешними (механическая поддержка) клетками (саговая пальма).

Существуют доказательства продолжающейся метаболической активности в различных тканях стеблей пальм, включая сосудистую ткань, волокна, основную ткань и запасающую ткань (крахмал). Поскольку сосудистые ткани пальм не возобновляются, они должны функционировать неопределенно долго. Ситовидные трубки и их клетки-спутники являются ярким примером клеточного долголетия, поскольку они поддерживают функцию дальнего транспорта без замены на протяжении всей жизни стебля, которая может длиться столетиями.

Выводы

Несмотря на уникальные характеристики пальм, включая способность поддерживать метаболически активные клетки в отсутствие вторичных тканей практически неограниченно долго (в отличие от обычных деревьев с относительно недолговечными активными клетками), авторы не делают вывод, что увеличенная продолжительность жизни пальм генетически детерминирована.

«Мы не утверждаем, что пальмы обладают секретом вечной молодости, и не претендуем на наличие у них особых химических особенностей, позволяющих клеткам сохраняться неограниченно долго, — заявляет Томлинсон. — Скорее, мы подчеркиваем отличительные особенности развития стеблей пальм по сравнению с обычными деревьями».

Эта работа акцентирует внимание на недостаточно изученных аспектах структуры и развития пальм, подчеркивая их большое разнообразие, что требует более детального изучения.