Долго живет – значит плодовита: новосибирские ученые исследовали механизмы старения на дрозофиле

Исследователи Института цитологии и генетики СО РАН, выяснили, что мухи-дрозофилы с меньшей продолжительностью жизни не только менее активны и менее плодовиты, но и по-разному могут реагировать на внешние воздействия.

«Известно, что старение – сложный многофакторный процесс, регулируемый работой целого комплекса генов, определяющих жизнь клетки и организма в целом. Современные методы позволяют исследовать влияние на старение активности генов, связанных с работой митохондрий, влияние инфекций, накопление мутаций в ДНК, качества пищи и многое другое», – рассказала старший научный сотрудник лаборатории молекулярной генетики насекомых ИЦиГ СО РАН, к.б.н. Людмила Захаренко.

Изучение сложных процессов, происходящих в организме человека, затрудняется тем, что человеческая популяция крайне разнообразна с генетической точки зрения. Люди различаются по возрасту, полу, образу жизни и питанию, и все эти факторы влияют на результаты исследований. По этой причине многие процессы изучаются на модельных организмах в лабораторных условиях.

«Около 70 процентов генов винной мушки (или как ее называют генетики — дрозофилы) выполняют те же функции, что и гены человека. Гены дрозофилы и человека сходным образом устроены и в ряде случаев сходным образом регулируются. Благодаря этому дрозофила уже более 100 лет используется как модельный объект для изучения различных процессов, протекающих на клеточном, организменном и даже популяционном уровне.  Например, гены суточного ритма впервые были обнаружены у дрозофилы и только позже у человека», – объяснила Людмила Захаренко.

Проведя сравнение двух линий дрозофил, ученые обнаружили, что ускоренное старение связано с более низкой плодовитостью, более быстрым развитием, меньшей массой тела, более низкими концентрациями двух основных углеводов насекомых и сниженной двигательной активностью. Линии с быстрым и медленным процессом старения по-разному реагируют на внешние воздействия, такие как различные режимы освещения, температура, пища с высоким содержанием углеводов и диета с различными дозами кофеина.

«Для экспериментального исследования механизма долголетия необходимо использовать как минимум два штамма: один с относительно быстрым, а другой с относительно медленным процессом старения», — отметила Захаренко. Эти же две линии используются в различных лабораториях мира в качестве референсных для анализа причин бесплодия, которое проявляется у потомства в одном из направлений скрещивания при так называемом внутривидовом гибридном дисгенезе. Если создать семью дрозофил из долгоживущих самок и короткоживущих самцов, потомство появится, но будет бесплодным. А в другом направлении скрещивания (семья из короткоживущих самок и долгоживущих самцов) у потомства не будет проблем с плодовитостью.

Некоторые ученые считают, что причина бесплодия связана с массовым перемещением прыгающих генов, если в цитоплазме матери отсутствуют репрессоры, блокирующие их активность. Другие исследователи продолжают искать таинственный отцовский фактор, вызывающий бесплодие у потомства.