Загадочный океанический моллюск пережил 500 лет истории — и вот какой секрет скрывают его клетки

В 1499 году Леонардо да Винчи бежал из оккупированного французами Милана, Христофор Колумб был арестован за тиранию в Новом Свете, а в Китае династия Мин укрепляла Великую стену. В это же время в ледяном иле у побережья Исландии осела крошечная личинка. Ей предстояло пережить взлет и падение империй, индустриальную революцию, две мировые войны и появление интернета, просто лежа на дне.

Фото: Сгенерировано ИИ (DALL·E 3 от OpenAI) is licensed under Свободно для коммерческого использования (лицензия OpenAI)

"Подводная жизнь: морская звезда, медуза и клоунская рыба"

Это существо — океанический куахог (Arctica islandica). Когда в 2006 году группа исследователей из Эксетерского университета подняла трал с глубины 80 метров, они совершили непреднамеренное убийство самого старого животного на планете. Моллюску, получившему имя Хафрун ("Тайна океана") (так же встречается имя Мин, в честь той самой китайской династии), было 507 лет.

Ирония судьбы как она есть: существо, пережившее пять веков хищников, штормов и климатических сдвигов, погибло от рук ученых, которые просто хотели узнать его возраст. В их защиту можно сказать, что вскрытие не было напрасным. То, что биологи нашли внутри его клеток, может помочь пересмотреть наши представления о том, почему мы стареем и умираем.

Хроники ледяного архива

Слышали когда-нибудь о куахогах? Они обитают по всей Северной Атлантике, от Норвегии до Канады, и часто попадают в тарелки в виде супа клэм-чаудер.

Раковина куахога растет слоями. Каждое лето, когда вода теплеет и планктона становится больше, моллюск наращивает известковую полосу. Зимой рост замедляется, образуя темную линию. Для склерохронологов (специалистов, читающих историю по твердым тканям) такая раковина — это запись с данными об океане за последние полтысячелетия. Температура воды, соленость, уровень загрязнения — все записано в кальции.

Ученые, датировавшие Хафрун, сначала не поверили своим глазам. Предварительный подсчет колец дал 400 лет. Повторный анализ с перекрестной сверкой других раковин уточнил цифру до 507.
Математическое моделирование показало, что теоретического предела их жизни, возможно, вообще не существует. Они умирают от внешних причин, а не от старости.

В отличие от людей, куахоги пренебрегают законом Гомперца — Мейкхема, который гласит, что риск смерти растет с возрастом экспоненциально. Для Хафрун риск умереть в 500 лет был таким же, как и в 100.

Проклятие "грязного двигателя"

Чтобы понять секрет бессмертия куахога, нужно спуститься на наноуровень — в митохондрии. В популярной культуре митохондрии называют "энергетическими станциями клетки". Это слишком лестное сравнение. На деле митохондрии больше похожи на старые, чадящие дизельные генераторы. В процессе окисления глюкозы и жиров для получения энергии (АТФ) они работают с опасными субстанциями — протонами и электронами.

Часть электронов регулярно сбегает из цепи переноса, вступая в реакцию с кислородом. Так рождаются активные формы кислорода (АФК), или свободные радикалы. Это клеточный эквивалент радиоактивных отходов или выхлопных газов. АФК агрессивны: они атакуют белки, разрывают клеточные мембраны и вносят мутации в ДНК. С годами это накапливается, функции органов угасают, и мы стареем.

А вот у Arctica islandica этот механизм работает иначе.

Биологический хай-тек

Митохондрии куахога — это реактор с идеальной защитой.
Во-первых, их мембраны невероятно стабильны. Белковые комплексы, отвечающие за перенос электронов, упакованы плотнее и жестче, чем у короткоживущих видов.

Во-вторых, система безопасности моллюска параноидальна. Даже если утечка радикалов происходит, клетки куахога реагируют мгновенно. Сравнительный анализ показал, что их способность нейтрализовывать окислители в 3-14 раз выше, чем у родственных видов.

Это подтверждает так называемую митохондриальную теорию старения (MOSTA). Долголетие голого землекопа (грызуна, живущего 40 лет вместо положенных мыши двух) строится на том же принципе.

Эволюционная случайность

Главный вопрос, который мучил биологов: зачем? Эволюция — процесс циничный. Ей не нужны долгожители. Ей нужны те, кто успеет размножиться до того, как их съедят. Зачем тратить колоссальные ресурсы на поддержание идеальных митохондрий в течение 500 лет, если тебя может съесть треска на втором году жизни?

Оказалось что долголетие куахога — это побочный эффект. Ошибка выжившего. Дело в том, что Arctica islandica живет в условиях экстремальной гипоксии. Моллюск часто зарывается глубоко в ил, спасаясь от хищников, и может неделями (!) не дышать, полностью отключив потребление кислорода. Это состояние называется аноксией. Но главная опасность — не отсутствие кислорода, а момент, когда он возвращается.

Резкий приток кислорода в ткани после длительного голодания (реоксигенация) обычной клетки это очень большой стресс: происходит массовый выброс свободных радикалов.
Чтобы выжить в этом режиме, предкам Хафрун пришлось эволюционировать, создав супер-защищенные митохондрии. Природа просто хотела, чтобы они не умерли от окислительного шока при первом вдохе после перерыва.

Долголетие стало бесплатным приложением. Механизм, защищающий от резких скачков кислорода, оказался идеальным средством от медленного старения.

Можно ли взломать систему человека?

Мы не можем отрастить раковину и залечь на дно Атлантики. Но принцип защиты через стресс, кажется, универсален. В 2005 году ученые создали трансгенных мышей, которые искусственно производили больше ферментов-антиоксидантов в митохондриях. Эти мыши прожили на 20% дольше обычного. Но генная терапия для людей — вопрос далекого будущего. Есть ли доступные методы?

Да. Ирония в том, что секрет долголетия куахога перекликается с адаптацией самых выносливых людей на Земле — шерпов. Исследование 2017 года показало, что у жителей высокогорья Тибета митохондрии работают эффективнее, чем у жителей равнин. Жизнь в условиях постоянной нехватки кислорода заставила их организм оптимизировать внутренние процессы, чтобы минимизировать токсичные отходы.

Физические упражнения, интервальное голодание и, особенно, холодный душ (естественно, строго после консультации с врачом) — это инструменты управляемого стресса (гормезиса). Организм начинает аудит: старые, дефектные митохондрии уничтожаются (процесс митофагии), а на их место приходят новые, более эффективные.

Финал

Хафрун родилась в Средневековье и умерла в эпоху смартфонов. Ее жизнь была тихой, скучной, но невероятно эффективной. Она учит нас тому, что старение — это накопление инженерных ошибок, которые природа умеет исправлять, если ее заставить.

Мы ищем эликсир молодости в сложных таблетках, но, возможно, истина ближе к биологии моллюска: чтобы жить долго, нужно уметь переносить дискомфорт, эффективно сжигать энергию и, главное, не давать своим внутренним двигателям ржаветь.