Исследователи подтвердили основное предположение об эволюции. Данная теория утверждает, что естественный отбор способствует сохранению генов, приносящих пользу в раннем возрасте, несмотря на то, что в пожилом возрасте они могут вызывать серьезные заболевания и приводить к смерти.
Основная цель эволюции заключается не в увеличении продолжительности жизни отдельного организма, а в его способности к успешному размножению — то есть, возможности произвести жизнеспособное потомство в максимально раннем возрасте. В ходе развития живых организмов сформировались генетические механизмы, которые ориентируют организм на раннее размножение, не принимая во внимание состояние его тела после достижения этой цели. Ранее у исследователей не было непосредственных молекулярных подтверждений, демонстрирующих этот жесткий компромисс в действии.
Авторы новой работы представили результаты, которые опубликованы в журнале Nature Communications, в ходе исследования функции гена vgll3 было установлено, что он выступает в роли эволюционного регулятора темпов развития организма. На начальных этапах жизни этот участок ДНК обеспечивает значительное преимущество: он ускоряет физический рост, активизирует метаболизм и способствует раннему наступлению половой зрелости. Организмы с высокой активностью этого гена начинают размножаться быстрее, чем их сородичи, получая выигрыш в эволюционном соревновании, ориентированном на краткосрочные результаты».
Для подтверждения этой взаимосвязи на основе экспериментальных данных, ученые из Еврейского университета в Иерусалиме (фактически, Израиль) в сотрудничестве с британскими исследователями проанализировали естественные генетические вариации гена vgll3 у различных популяций рыб. В качестве объектов исследования были выбраны африканские бирюзовые киллифиш (Nothobranchius furzeri) — характеризующихся чрезвычайно непродолжительной жизнью, что послужило причиной их выбора в качестве удобной модели для исследования процессов старения.
Ученые провели полное изучение жизненного цикла этих рыб. Индивиды, обладающие «быстрой» версией гена, действительно демонстрировали ускоренное развитие и начинали размножение раньше, но это сопровождалось значительным уменьшением продолжительности жизни и более быстрым старением тканей у пожилых особей.
В ходе изучения клеточных процессов ученые установили, что ген vgll3 выступает в роли основного регулятора сигнальных путей внутри клетки. Активируя программы ускоренного созревания в молодом возрасте, он впоследствии приводит к истощению ресурсов организма, уменьшает способность тканей к регенерации и вызывает развитие заболеваний.
Демонстрация наглядно прояснила, почему природа на протяжении миллионов лет эволюции не смогла исключить большинство многоклеточных организмов из-под риска развития рака и увядания. С позиции естественного отбора серьезные заболевания, возникающие в зрелом возрасте, – это не сбой в работе системы, а вполне предсказуемая цена за генетические преимущества, которые организм получил в молодости.
Изучение гена vgll3, который присутствует и у людей (ранее его ассоциировали с началом полового созревания), предоставило новые данные для исследования процессов старения. В перспективе это может способствовать выявлению слабых мест в раковых клетках, применяющих древние эволюционные программы, направленные на ускоренное размножение.