Кораллы доросли до человеческой ДНК

Кораллы – одни из самых примитивных животных в мире, однако их геном не менее сложен, чем геном человека. Так утверждает профессор Дэвид Миллер из Центра по изучению коралловых рифов университета Джеймса Кука (провинция Квинсленд, Австралия). Четыре года назад, когда началась расшифровка генома кораллов, ученые предсказывали, что в нём содержится около 10 тысяч генов. На данный момент уже определены 10 тысяч генов. При этом до сих пор расшифровано менее половины всего генома, передаёт Science Daily.

Это значит, что полный набор коралловых генов насчитывает 20–25 тысяч, что сравнимо с геномом человека (20–23 тысячи генов).

Пока до конца неясно, зачем такому простому существу, как коралл, нужно столько генов. Тем не менее, у открытия множество важных последствий. Например, расшифровка генома кораллов позволит нам лучше понять, как развивались такие сложные системы человеческого организма, как нервная и иммунная.

Около 12% коралловых генов встречаются, кроме данного генома, только у позвоночных. Все остальные организмы утратили эти гены в процессе эволюции.

Среди потерянных кусочков ДНК много таких, которые отвечают за рост нервов, развитие органов зрения и эффективную работу иммунной системы. Это позволяет по-новому взглянуть на всю эволюцию в целом. Получается, что живые существа не только приобретают, но и теряют гены в процессе эволюции. И особенно быстро это происходит в организмах с высокой частотой смены поколений. Так, например, фруктовая мушка дрозофила достигает половой зрелости за 3–4 недели, в то время как кораллам для этого нужно не менее 5 лет. Эта особенность и привела к тому, что они оказались своеобразным ДНК-музеем.

Простое устройство кораллов объясняется тем, что они не умеют пользоваться своей наследственностью. В них всего 12–14 различных типов клеток, в то время как в человеческом организме можно насчитать сотни и тысячи различных типов клеток. Это, в свою очередь, обусловлено тем, что гены человека активнее взаимодействуют между собой. И именно это взаимодействие позволяет им создавать недоступные для кораллов типы клеток, отмечают авторы работы.

Результаты исследований опубликованы в последнем номере журнала Genome Biology.

Ген долголетия работает без еды

То что низкокалорийная пища продлевает жизнь, учёные знают давно. А вот почему это так, до сих пор было непонятно. Однако теперь найден ген, который играет ключевую роль в этом процессе. Его вполне можно назвать «геном долгожителя».

Впервые биологи установили, что некалорийная пища влияет на срок жизни, ещё в 30-е годы XX века. Совершенно случайно они заметили, что группа крыс, сидящая на менее калорийном рационе, ещё жива, в то время как животные, которые питались нормально, все умерли. Позднее это открытие подтвердилось при наблюдениях за мухами, червями нематодами и собаками.

Причем в случае с нематодами продолжительность жизни увеличивалась почти в 1,5 раза.

Группа профессора Эндрю Диллина из Института биологических исследований Солка в Калифорнии нашла ген, который и отмеряет срок жизни в зависимости от диеты. Как пояснил профессор, даже авторам работы пока до конца не ясно, как именно снижение калорий при сохранении белковой, витаминной и остальных частей пищи влияет на организм человека. Однако многие американцы радостно лопают низкокалорийную пищу, надеясь таким способом прожить подольше.

Однако профессор Диллин заявил, что практическое использование подобного подхода в его нынешнем виде (то есть простое снижение калорийности) практически невозможно, так как очень трудно подобрать количество калорий, которое включит механизм долголетия для конкретного человека.

Поэтому очень важно понять механизм этого явления. Тогда можно хотя бы попытаться как-то воздействовать на него и тем самым увеличить продолжительность жизни без риска умереть от голода.

Так как на людях исследование проводить пока рано, учёные экспериментировали над червями нематодами. И выяснили, что ключевую роль в «долголетии от голода» играет ген, называемый pha-4. Если у нематоды этого гена нет, то она может всю жизнь сидеть на диете и всё равно умрёт в те же сроки, что и не голодающие черви.

Зато если ген есть, его активация за счёт голодания удлиняет жизнь червей почти вдвое.

Хотя работа проводилась на червях, полученные результаты можно использовать для постановки экспериментов с другими экспериментальными животными. Ведь у всех млекопитающих, включая человека, в ДНК есть аналог нематодного гена pha-4.

В здоровом организме оба гена (и pha-4, и его аналог у млекопитающих) на протяжении всей жизни влияют на синтез гормона глюкагона. Он отвечает за поддержание в крови уровня глюкозы, необходимого организму. Особенную роль глюкагон и регулирующий его активность pha-4 играют в периоды голодания, переводя организм в режим поддержания жизни в тяжелых условиях. Возможно, что именно это свойство гена pha-4 и позволяет ему продлевать жизнь.

Авторы работы предполагают, что если человеческий аналог pha-4 работает так же, как у нематод, то лет через 25–30, возможно, удастся создать препарат, который имитирует влияние гена на организм человека. И тогда можно будет продлить жизнь без изнуряющих диет.

Однако это пока только мечты учёных. Пока открытие всё же носит фундаментальный характер. Отчет об исследовании появится в одном из ближайших номеров журнала Nature.