Нестареющие животные

Почему они живут долго, но не вечно?

Использование и охрана природных ресурсов в России (информационно-аналитический бюллетень) № 2 (98). С. 30–36

Нестареющие животные. Почему они живут долго, но не вечно?

Геронтология утверждает, что в течение большей части истории человечества средняя продолжительность жизни людей была невелика — примерно 16–20 лет. И лишь сравнительно недавно, начиная с XVII века, она стала расти, к ХХ веку достигла 75–80 лет и в развитых странах этот процесс продолжается и сегодня. В основном, этот рост связывают с улучшением качества жизни, развитием медицины. Однако, главной мечтой человечества на протяжении веков было желание жить вечно или неопределенно долго, по крайней мере несколько сот лет. Как ни странно, в этом нет ничего фантастического. Живут же по 2–4 сотни лет организмы — экстрадолгожители (имеются в виду неколониальные и раздельнополые — унитарные организмы) моллюски, иглокожие, анемоны, рыбы, черепахи, киты. В англоязычной литературе к этим животным применяют термины «nonaging», «ageless». Попытаемся проанализировать что общего в биологии этих потенциально бессмертных нестареющих организмов, чтобы понять используемые ими механизмы сверхдолголетия. Попробуем также понять, отчего они не живут вечно, а все же в итоге погибают.

Что такое старение

Существует множество альтернативных теорий старения, которые отчасти противоречат друг другу, а отчасти — дополняют. В нашу задачу не входит подробное обсуждение этих гипотез. Однако, уточним собственное понимание процесса. Старение — это стойкое ухудшение работоспособности с возрастом. Это определение операционально, поскольку работоспособность всегда можно объективно измерить и результаты обработать статистическими методами. По сравнению с этим, накопление с возрастом мутаций измерить намного труднее. Близким к нашему является определение старения данное А. М. Оловниковым (2003): это зависящее от возраста снижение сопротивляемости, устойчивости организма к возмущающим воздействиям. Итак старение — это особая форма болезни.

Сроки жизни экстрадолгожителей

В статье мы не рассматриваем в качестве «нестареющих» колониальные организмы, которые могут размножаться бесполым путем типа губок или кишечнополостных. Среди более чем 2 миллионов ныне живущих видов животных, по-видимому, только 2–3 десятка видов экстрадолгожителей достигают максимального возраста 100 лет и выше. Например, среди рептилий из 200 видов черепах известны всего 8 видов-долгожителей морских, пресноводных и сухопутных черепах, живущих в Африке, Евразии и Америке, чей возраст превышает 100 лет (Комфорт,1967). При этом возраст исполинской черепахи (Terrapene carolina) достигает 140 лет.

Среди рыб своим долголетием известны белуга (Husa husa, 118 лет), североамериканский белый осетр (Acipenser transmontanus, 100 лет), палтус (Hyppoglossus hyppoglossus, 120 лет), групер коралловый лосось (Plectropomus pessuliferus, 100 лет), морской каменный окунь (Sebastes aleutians, 205 лет) (Beverton, 1987). Гренландский кит (Balaena mysticetus) живет свыше 210 лет (George, Bada, 1999). Из беспозвоночных животных своим длинным жизненным циклов выделяются несколько видов морских двустворчатых моллюсков класса BIVALVIA — Arctica islandica (100–220 лет), мидия грэя (Mytilus grayana, 150 лет), гигантская тридакна (Tridacna gigas, 200 лет) (Finch, 1997). Недавно биологи из Великобритании (Университет Bangor, Уэльс) обнаружили экземпляр моллюска Arctica islandica возрастом 405–410 лет (Bangor University). Среди пресноводных двустворок замечательна пресноводная жемчужница Margaritifera margaritifera, обитающая в Европе и Северной Америке, имеющая самую длинную жизнь среди пресноводных беспозвоночных животных — 210;–250 лет, хотя моллюски, обитающие на юге Европы, живут всего до 35 лет (Зюганов, 2004). Долгожителями считаются морские ежи (свыше 200 лет) (Ebert, Southon, 2003).

Численность почти всех упомянутых видов-долгожителей подорвана человеком из-за пищевых, медицинских и сувенирных целей. Сейчас многие из них занесены в национальные и международную Красную Книгу как исчезающие виды.

Три типа старения: rapid, gradual, negligible

Финч (Finch, 1997) выделяет три типа старения, имеющих место в царствах животных и растений. Многие биологические виды обнаруживают запрограммированную смерть, связанную с окончанием воспроизводства. Примерами таковой служат поголовная гибель после нереста у тихоокеанских лососей рода Oncorhynchus, многих видов насекомых (дрозофил, домашних мух), паука тарантула, круглого червя Caenorhabditis. Финч называет это «быстрым старением» (rapid senescence).

Ряд видов другой категории (человек и все млекопитающие), которым Финч присваивает статус постепенное старение (gradual senescence), обнаруживают плавное увеличение смертности с возрастом и в результате нарушений физиологических функций. Например, показатели большинства физиологических функций человека уменьшаются примерно в линейной форме между возрастом 30 и 85 лет: нервная проводимость и основной обмен падают от первоначального уровня на 80%, дыхательная активность уменьшается на 37% (Ricklefs 1993).

Жемчужницу M. margaritifera и других экстрадолгожителей, очевидно можно отнести к третьей категории видов животных, выделяемых Финчем — животных, демонстрирующих пренебрежимое старение (negligible senescence). У этих видов у пожилых особей не обнаруживается физиологических дисфункций и не наблюдается увеличения смертности с возрастом.

Для теории долголетия, изучающей основные причины старения и смерти, исследование видов с «пренебрежимым старением», не имеющих пострепродуктивную фазу, очень важно. Если рассматривать старение как универсальную и хроническую запрограммированную болезнь, то сравнительно изучая близкие виды животных, у которых эта болезнь присутствует и отсутствует, можно надеяться найти пути устранения или компенсации этой болезни.

Что объединяет нестареющих

Как правило, виды животных с «незначительным старением» (рыбы, моллюски, черепахи, морские ежи, актинии) имеют непрерывный асимптотический рост и плодовитость их обычно не уменьшается, а наоборот, увеличивается с возрастом, поскольку положительно коррелирует с размерами тела (Комфорт, 1967).

Перечисленные ниже факторы, провоцирующие старение, сокращают жизнь всем другим животным, кроме нестареющих. Экстрадолгожители легко нейтрализуют такие опасные угрозы как:

• мутации генов,
• оксиданты (активные формы кислорода),
• укорочение теломер,
• метилирование ДНК,
• гликозилирование белков и ДНК,
• нестабильность генома,
• гормональный дисбаланс,
• канцерогенез,
• вредное влияние стрессоров.

У нестареющих позвоночных (рыб, рептилий) не обнаруживается таких характерных для млекопитающих изменений с возрастом как артрит, гормональный хаос, менопауза, остеопороз, сосудистые нарушения, стирание зубов, катаракта хрусталика, накопление липофусцина в клетках и межклеточного коллагена (Бойко, 2007).

Поиск общих факторов естественного отбора: жизнь в травмоопасных биотопах

Часть из видов экстрадолгожителей — это животные занимающие травмоопасные экологические ниши (зона прибоя в море — ежи, мидии, актинии, голотурии, порожистые реки Арктики — жемчужницы). Мощные океанические волны, швыряющие обломки скал, бревна, мусор и т. п. часто повреждают прикрепленных к скалам ежей, мидий, моллюсков пинн, актиний или живущих на илисто-песчаном мелководье голотурий.

Речные пресноводные жемчужницы (M. margaritifera) на севере Фенноскандии 2 раза в год регулярно осенью и весной подвергаются прямому действию ледохода (куски льда часто повреждают раковину и мантию моллюсков), а также испытывают на себе пресс движущегося грунта (галька и гравий) из-за постоянного колебания уровня воды в реках. Мы полагаем, что именно существование в стрессовых условиях быстрого потока воды, где главными стрессорами служат периодичские повреждения моллюсков от столкновений с твердыми частичками, несущимися в потоке, или от столкновений с кусочками льда, является первопричиной долгой жизни арктических моллюсков (Зюганов, 2004). Известно, что 95% молоди жемчужниц гибнет в возрасте от 1 до 5 лет из-за подвижек грунта, испытывая пресс поистине катастрофического отбора, однако затем до конца своей длинной жизни смертность взрослых моллюсков составляет менее 1% в год. Вероятно, в результате такого мощного отбора, выбраковывающего особей со слабой способностью к регенерации, эволюционно и выработалась генетическая программа долгой жизни северных жемчужниц. Жемчужные реки Испании имеют более равнинный характер и там никогда не бывает льда. Моллюски — короткожители там живут максимум 33–39 лет (Зюганов, 2004).

Мощная регенерация — характерная черта нестареющих

Некоторые виды типа иглокожих Echinodermata класса голотурий Holothurioidea (морских огурцов) — совсем не имеют защитных структур (панцирей, колючек) и для защиты пользуются автотомией (отбрасывание части организма — кишки, гонады и легкие). Хищник (рыбы, ракообразные) отвлекается на шевелящуюся часть тела огурца и оставляет в покое само животное. Кроме того, голотурии производят стероидные и тритерпеновые гликозиды, оказывающие ихтиотоксическое действие. Молекулы гликозидов повреждают жаберные кровеносные сосуды рыб, тем самым способствуя эффективной защите морских огурцов. Хотя сроки жизни голотурий и оцениваются в 15–20 лет (Иванова-Казас, 1977), по многим признакам их можно отнести к нестареющим (увеличение плодовитости с возрастом, сохранение способности к регенерации в старости).

К регенерации способны и представители класса морских ежей Echinoidea, хотя они никогда не размножаются бесполым путем, как это иногда делают морские лилии, звезды, офиуры и голотурии. Ежи могут восстанавливать лишь небольшие участки покровных и иных тканей. Так при потере амбулакральных ножек, шипов, педицилярий, участков панциря, пищеварительной системы происходит закрытие раны целомитами, а затем наступает эпителизация и восстановление утраченных структур с использованием тех же тканей, которые включают утраченный фрагмент (Короткова, 1997). Восстановительный морфогенез контролируется нейрогормональной и иммунной системами.

Становление морских ежей из личиночной стадии до взрослой особи проходит за месяц. Однако организм продолжает расти до максимальных размеров 20–35 см всю жизнь. Ранее считали, что ежи живут до 15 лет. Однако, недавние измерения возраста красного морского ежа Strongylocentrotus franciscanus из Британской Колумбии (Канада) двумя независимыми методами биохимическим и ядерным показали возраст 100–200 лет (Ebert, Southon, 2003). Многие виды ежей считаются практически бессмертными. Крупные ежи не обнаруживают признаков старения или возрастной дисфункции. Плодовитость с возрастом увеличивается, менопаузы отсутствуют. У исследователей складывается впечатление, что они погибают только от внешнего воздействия — хищников или рыболовства.

Моллюски Cephalopoda и Bivalvia могут восстанавливать достаточно крупные отделы тела: части головы и органы чувств, мускулистую ногу и заднюю часть тела, жабры, сифон, мантию, раковину, а также внутренние органы (Короткова, 1997). Уникальна способность пресноводной жемчужницы восстанавливать ткани мантии, гладкомышечную мускулатуру ноги и заживлять повреждения тканей жабр и ран внутренних органов (Зюганов, 2004).

Проверка парадигмы: «Голод и холод продлевают жизнь»

Калорийность питания

Строго говоря, экстрадолгожителей невозможно ранжировать по типу питания и калорийности. Их диета весьма разнообразна.

Пресноводная жемчужница M. margaritifera. Между испанскими южными (короткожители — до 39 лет) и арктическими (экстрадолгожители — до 250 лет) имеется существенная разница в обеспеченности пищей и в калорийности пищи. Во время шестимесячной полярной ночи зимой отсутствует воспроизводство фитопланктона (диатомовые и зеленые водоросли) и северные долгожители лишены растительной пищи. Южные короткожители не испытыват голодной зимы, а реки более насыщены органикой. Эксперименты в Москве в лаборатории показали, что после 2 лет абсолютного голодания в аквариумах при 12 С в полной темноте выживаемость арктических старых жемчужниц возрастом 90–130 лет составила 86%. Несмотря, на то, что голодающие моллюски потеряли во время эксперимента в аквариуме до четверти своей массы, будучи высаженными опять в арктическую реку они выжили и продолжили размножение (Зюганов, 2004). По мнению А. М. Оловникова (личн. сообщ.), основной причиной сверхдолголетия северных моллюсков является калорийно-ограниченная диета на фоне повышенного содержания кислорода в холодной воде Арктики. Постулат гипотезы: повышенное содержание кислорода в холодной воле при прочих равных условиях увеличивает потребность организма в более калорийном питании. То есть даже при одинаковой температуре и одинаковом рационе фитопланктона у южных и северных жемчужниц, в Арктике на фоне повышенного содержания кислорода в воде моллюски оказываются как бы на еще более бедной диете, поскольку в этих условиях КПД пищеварения снижается.

Другие моллюски долгожители: мидии грэя и тридакны едят низкокалорийный фитопланктон.

Из семейства сухопутных слоновая и исполинская черепахи, а также пресноводные черепахи — вегетарианцы. Из семейства морских черепах суповая черепаха, достигающая веса 400 кг — хищник и питается высококалорийными рыбой и ракообразными. Морские ежи — едят низкокалорийную растительную пищу. Голотурии — отфильтровывают органику из песка и ила. Рыбы долгожители (осетровые, камбаловые, окуневые) — хищники. Актинии — также хищники, питающиеся рыбой и ракообразными. Гренландский кит питается низкокалорийным планктоном.

Калорийность растительной пищи на 100 г — 10 ккал, а калорийность рыбы, моллюсков, ракообразных и других морепродуктов 100 — 200 ккал, т. е. диеты экстрадолгожителей вегетарианцев и хищников различаются на порядок.

Получается, что сверхдолголетие животных в планетарном масштабе не связано с калорийностью питания нестареющих организмов.

Однако, если ареал вида вытянут с юга на север от субтропиков до полярных областей (как у жемчужницы), то голодная полугодовая полярная ночь способствует долголетию арктических моллюсков-вегетарианцев.

Климат и география

Экстрадолгожители обитают в самых разных климатических зонах при разных температурных оптимумах. Например, черепахи — долгожители не переносят холода и живут в местах с теплым климатом (Сейшелы, Галапагосы, Мадагаскар). Рыбы — долгожители живут как в тропиках — груперы, наполеоны, и в водах бореальной зоны океанов с умеренными температурами (осетровые, палтусы), так и в полярной зоне на глубине 500 м (морской каменный окунь см. на рис). Моллюски тридакны жители тропиков Тихого и Индийского океанов, мидии Грэя живут в умеренных водах Японского моря, пресноводные жемчужницы — в полярной зоне. Иглокожие также живут от тропиков до Аляски. Актинии — долгожители обитают в тропиках. Гренландский кит живет в водах Арктики.

Так что, голод и холод точно продлевает жизнь у арктических жемчужниц, однако касаемо всех остальных видов долгожителей, в планетарном масштабе такая закономерность не прослеживается.

Крупные размеры и защитные структуры имеют не все долгожители

Безопасность некоторых из долгожителей надежно обеспечена крупными размерами или защитными структурами. Это гренландский кит, достигающий веса в 100 т, гигантские морские и сухопутные черепахи (см. на рис.), имеющие вес в несколько сотен кг и массивный панцирь, моллюски-тридакны, имеющие вес до 300 кг и толстую раковину, все виды рыб-долгожителей, имеющих длину тела в несколько метров (кроме каменного окуня, достигающего в длину максимум 50 см). Однако, прежде чем достигнуть взрослых размеров, молодь нестареющих проходит стадию мелких размеров. Обычно на этом отрезке жизненного цикла наблюдается высокая смертность от хищников.

В то же время, долгожители голотурии и актинии состоят только из мягких тканей и по существу беззащитны от физических воздействий и хищников. Пресноводная жемчужница также имеет сомнительную защиту в виде тонкой (толщиной 0.5 см) раковины и миниатюрные размеры для долгожителя (12–15 см).

Можно подытожить, что долгожители имеются в разных неродственных между собой классах из царств беспозвоночных и позвоночных животных. Возникли они в процессе эволюции в разных точках Земли и в разное время. Всех их без исключения объединяет непрерывный асимптотический рост и, по-видимому, хорошая способность к регенерации и ранозаживлению. Часть видов обитает в «травмоопасных» биотопах (иглокожие, моллюски, сухопутные черепахи). Каких-либо температурных и пищевых закономерностей не прослеживается, кроме жемчужницы и красного морского ежа — эти биологические виды предпочитают холодный климат и низкокалорийную диету. Напротив, у тропических долгожителей морских черепах, рыб и актиний имеются предпочтения к высококалорийной диете, в то время как у тропических голотурий и морских ежей вегетарианские предпочтения.

Нестареющие — заложники своего роста. Фатальными становятся их сверхкрупные размеры.

Для начала зададимся вопросом: имеется ли верхний предел размеров животных? Самым крупным животным считается 100-тонный гренландский кит. Он мог стать таким большим, потому что его гигантскую массу поддерживает вода. Считается, что наземное животное с такой же массой было бы раздавлено собственным весом (Шмидт-Ниельсен, 1987). Самое крупное наземное животное 5-тонный слон, чей максимальный возраст достигает всего 60 лет.

Обобщение полевых наблюдений приводят к заключению, что «нестареющие» не умирают от случайных причин, как считают некоторые геронтологи, а погибают в конечном счете от голода или по-сути от геометрических последствий своего непрерывного роста — сверхкрупных размеров — «вырастания» из своей экологической ниши — утраты необходимого проворства в добывании пищи и — в финале — от дефицита питательных веществ.

Современные гигантские сухопутные черепахи — долгожители имеют вес всего несколько сот килограмм. Черепахи пьют воду в больших количествах. Только на больших островах имеются источники и они находятся в центральной части на большой высоте. Поэтому черепахи, живущие в низменных районах, вынуждены проходить значительные расстояния. Кроме того, черепахи питаются листьями с нижних ветвей деревьев. Скорее всего, фактором, лимитирующим сроки жизни, является невозможность носить слишком тяжелый панцирь и проигрыш в конкурентной борьбе более молодым и проворным собратьям.

Морские огурцы (голотурии). Подводные наблюдения и видеосъемка, проведенные нами в Красном и Андаманском море (Бассейн Индийского океана) за пищевым поведением гигантских голотурий Cucumaria frondosa, показали следующее. Голотурии, донные животные, ползающие по дну при помощи амбулакральных ножек, щупалец или просто благодаря мышечному сокращению тела. Питаются они обычно при помощи щупалец, захватывая ими добычу и затем заглатывая ее. Голотурии питаются органическими остатками и микроорганизмами, находящимися в грунте, потребляя их в больших количествах. Будучи молодыми голотурии, которые имеют размеры менее полуметра, без труда преодолевают каменные или коралловые барьеры, между песчано-илистыми полянками, являющимися по сути кормовыми площадками для этих животных. Однако по достижении длины тела 0.5 м «старичкам» с огромным трудом удается еле-еле переползти барьеры и попасть на свежую кормовую площадку. Таким образом, съев всю пищу на старой площадке, крупной особи остается длительно голодать.

Морские ежи. Подводные наблюдения на Средиземном и Красном морях показали, что ежи рода Strongylocentrotus всеядны. Они потребляют растительность, мертвых рыб и другую падаль, ракушек и т. п. Скалы, даже гранитные бывают просверлены морскими ежами, там, где силен прибой.

Иногда эти пещеры выглядят как котлы в полметра глубиной. Такой образ жизни спасает ежей от хищников или прибоя. Однако, выросшие до 20–30 см ежи не могут выбраться из этих ловушек и погибают от голода.

Актинии. Подводные наблюдения за поведением в природе (Атлантический океан) показали следующее. Экспериментатор, раздражал актиний Anemonia viridis длинной палкой, они сморщиваются и уходят в расщелину. А если актиния слишком большая (размерами 20×15 см), тяжелая, то не влезает в укрытие, когда сжимается, и ей, соответственно, некуда деваться от хищника.

Гигантская тридакна (Tridacna gigas). Подводные наблюдения в Красном море показали, что старый гигантский моллюск погибает, потому что когда ему нужно быстро захлопнуться, он уже не успевает этого делать. В мантийной полости содержится более 100 литров воды, ее за секунду не выпустить и хищники успеют повредить мантию.

Пресноводные жемчужницы (Margaritifera margaritifera): почему гибнут пожилые? Будучи жителями порогов и перекатов рек, они нуждаются в относительно тяжелой раковине, которая составляет в среднем 55% от общей массы тела у молодых неполовозрелых особей длиной тела 5 см и 67% у старых (130–150 лет) моллюсков длиной 12 см. Тяжелая прочная раковина необходима моллюскам, обитающим в быстрых реках с нестабильным грунтом и мощными паводками, чтобы не быть попросту смытыми течением и раздавленными при подвижках грунта во время паводков.

Жемчужницы адаптируются к подвижному грунту, используя максимально гидродинамически приспособленную форму раковины (каплевидную в поперечном разрезе и овальную в латеральном разрезе) и способность к зарыванию в грунт и маневрированию по дну реки. Вероятность гибели (но отнюдь не смерти от дряхлости и старения) резко возрастает, когда моллюск дорастает до своих максимальных размеров в 15–17 см. Из-за постоянного роста его раковина становится непозволительно тяжелой для мускулатуры ноги, чтобы из лежачего положения успешно перевести ее в вертикальную позицию и зарыться в грунт, а также маневрировать во время интенсивного движения грунта и льда при паводках в быстрых северных реках. Мышечной ткани ноги, по-видимому, требуется сверхусилие, чтобы втянуть тяжелую раковину в грунт.

Известно, что при достижении длины раковины 153 мм сухая масса створок моллюска достигает 191 г, а линия регрессии показывает, что при достижении длины раковины 160 мм сухая масса раковины достигнет уже 300 г (Зюганов, 2003). В реках жемчужницы крупных размеров 14–16 см встречаются только на плесах со слабым течением и толстым слоем песка обычно на глубине 1–1,5 м. В этих местах происходит падение скорости потока воды и взвешенный в воде корм в основном выпадает в осадок. Поскольку у жемчужницы имеется лишь слабая способность к активному всасыванию воды, то условия полноценного питания фитопланктоном здесь хуже и «старички» здесь живут в условиях дефицита пищи. На перекатах же, где скорость течения достигает 1–2 м/с и где слой галечно-песчаного грунта, как правило, меньше 5 см, обитают моллюски только мелких и средних размеров. Раковина с большой площадью поверхности на перекатах становится адаптивно невыгодной, поскольку имеет большое сопротивление потоку воду и слишком «парусит» .

Интересно было выявить роль подвижек грунта во время весеннего паводка в смертности моллюсков. Задача заключалась в том, чтобы лишить моллюсков возможности маневрировать и менять место локализации в грунте. Для этого в августе 1996 г. 100 случайно выбранных моллюсков длиной 9–12 см были помещены в садок из прочной сетки с ячеей 3 см. Этот садок был зафиксирован грузами в реке Варзуга на типичном биотопе, где обитают моллюски. Размеры ячеи сетки садка позволяли нормально дышать и питаться фитопланктоном. Моллюски из другой партии (контроль) в количестве 100 штук были собраны в соседнем месте, помечены и высажены обратно в грунт. В июле 1997 г. из контрольной партии были найдены 87 живых помеченных моллюсков без заметных признаков повреждения. Однако из моллюсков, оставленных в садке, в живых была обнаружена лишь одна особь и крупные обломки раковин еще примерно 9 особей. Остальные 90 моллюсков, очевидно, были размолоты на мелкие обломки движущимся грунтом и льдом, сетчатый садок остался неповрежденным (Ziuganov et al., 1998a).

Этот эксперимент наглядно показывает, какой большой элиминирующей силой подвергаются моллюски во время паводков в реках. Представляется, что даже небольшое относительное «ослабление» мускулов-замыкателей и мускулов ноги крупных великовозрастных моллюсков из-за их непомерной массы снижает приспособленность таких особей и приводит к их гибели в расцвете сил, таким образом, моллюски являются заложниками собственного непрерывного роста.

Для животных с непрерывным ростом (рыбы, черепахи) это картина не удивительна — сверхкрупные размеры снижают относительную приспособленность этих особей, например, если они хищники, то им существенно труднее становится питаться.

Гигантский групер (Epinephelus lanceolatus). Доживают до 100–120 лет.

Наблюдения в Индийском океане за пищевым поведением этих исполинов длиной 2.5 метра и весом до 400 кг показали, что гигант проигрывает конкуренцию с молодыми особями в охране индивидуальных участков. Если рядом самец помоложе и попроворнее, он показывает быструю атаку на старика. Старик поджимает хвост, уплывает. А ему хотелось покушать краба, он уже не может на данной территории это сделать. В итоге проигрыш из-за конкуренции. То есть, старикам либо еды не хватает, либо накапливаются негативные эффекты от стрессов.

С таричку не хватает уже поворотливости, чтобы цапнуть молодого конкурента, У него слишком крупные размеры, чтобы пролезть в пещерку и отдохнуть. То есть он физически вырастает из своей экологической ниши. Но он не стареет. У него прекрасное зрение, видит малейшее шевеление усиков креветки из-под дальнего камня. Никакой старческой катаракты хрусталика. Он не болеет, просто неповоротливый и слишком крупный. Нестареющие животные умирают от того, что ресурсов и территории на всех не хватает.

Как экстра долгожитель жемчужница сломала программу старения у вида-симбионта лосося

Недавно было показано (Зюганов, 2005, 2006) что у атлантического лосося (семги) Salmo salar программа старения «взломана» естественным путем в процессе эволюции вида. Главный «хакер», изменивший генетический код, — описанный выше двустворчатый моллюск M. margaritifera, или жемчужница. До недавнего времени он был аборигеном европейских северных рек — традиционных районов нереста семги. К началу XXI века 99% популяций M.margaritifera в мире вымерло из-за высокой чувствительности к загрязнению. Относительно крупные поселения моллюсков остались в реках России, северо-западного побережья Европы и Шотландии (Ziuganov et al., 1994, 1998b, 2000, 2001).

Сроки нереста семги совпадают с периодом нереста жемчужницы (конец августа — сентябрь). Ее личинки, в отличие от других двустворчатых моллюсков (мидии или устрицы), в первые моменты после выклева не могут свободно плавать и вынуждены сразу за что-нибудь уцепиться, чтобы не быть съеденными хищниками и немного подрасти до начала оседлой жизни на дне. Жабры семги, пришедшей из океана в реку на нерест, как и жабры плавающих в это время в реке молодых, еще не скатившихся в море лососей, оказываются в этот момент очень кстати. Цепляясь за них, личинка начинает выделять в организм рыбы низкомолекулярные вещества — пептиды, которые заставляют семгу за 12–15 часов «строить» из родной жаберной ткани, богатой кислородом и питательными веществами, однослойную, а затем и многослойную капсулу, защищая тем самым «паразита» от хищников и природных катаклизмов, пока он не «созреет» для самостоятельной жизни. Такие паразитические личинки называются глохидии.

Самое интересное в этом сюжете то, что глохидиям для созревания в капсулах требуется примерно 1500–1750 градусо-дней. В холодных реках Северной Европы такая сумма набирается в течение 8–11 месяцев. Паразиты заинтересованы в том, чтобы их «суррогатная мать» не умерла от быстрого старения до нужного срока. Логично предположить, что личинки жемчужницы для обеспечения своей выживаемости за 8 млн. лет совместной эволюции научились замедлять процесс старения лосося путем внедрения в него «генов долголетия». Сами моллюски, как указывалось, могут жить до 250 лет, умирая от чрезмерной тяжести раковины или, как сегодня, от воздействия непривычных токсикантов техногенного происхождения. Когда зародыш моллюска созреет в жабрах лосося, то он выделяет другой комплекс веществ, стимулирующий апоптоз клеток эпителия. Капсула разрывается, моллюск выходит наружу и оседает на дно. При этом ранки на жабрах не кровоточат и остатки капсул быстро рассасываются.

Длительное время считали, что моллюски просто паразитируют на рыбах. Мы обнаружили, что это не так. Лососи — носители личинок оказываются намного более жизнеспособными, чем незараженные ими. Они легче выдерживаю раны от крючков, асфиксию и тепловой шок при подъеме из воды, меньше поражаются грибком сапролегний и другими возбудителями инфекций. Благодаря, воздействию личинок жемчужницы семга остается в реке и получает шанс повторно вернуться туда на нерест. Получается, что личинки жемчужницы, поселяясь в жабрах семги, отменяют у нее программу ускоренного старения.

С точки зрения изложенной гипотезы легко объясняются факты быстрого старения тихоокеанских лососей рода Oncorhynchus. Так, в тихоокеанских реках Азии и Северной Америки также обитают жемчужницы рода Dahurinaia, личинки которых ведут паразитический образ жизни на жабрах. Но здесь, в более теплых условиях, для «созревания» им требуется всего 30–45 суток и они покидают хозяина-лосося до его нереста. Иными словами, через месяц-полтора личинка уже готова к донному обитанию и не нуждается в поддержании жизни «суррогатной матери». Поэтому тихоокеанские лососи и гибнут после нереста — их программа старения не подверглась вмешательству извне.

Биохимическая коррекция старения

Геронтологи констатируют: к сожалению, если человек просто живет «без вредных привычек», ведет здоровый образ жизни и покоряется естественному ходу старения — все на что он может рассчитывать — это 70–80 лет (Тодоров, 2003).

Стратегия продления жизни — так называемая естественная биохимическая коррекция основана на использовании природных соединений, которые присутствуют в тканях нестареющих организмов. Многие исследователи ищут вещества геропротекторы (лат.: защищающие от старения) у биологических видов, растущих всю жизнь и не проявляющих признаков старости. Биологически активные вещества с противоопухолевой, противовоспалительной, антимикробной и антивирусной активностью (липиды, мукоплисахариды, пептиды, гликопротеины) выделены в последние годы из моллюсков, ракообразных, иглокожих, полихет, пиявок, асцидий, рыб. Поиски подобных соединений разворачиваются в лабораториях всего мира. В лаборатории эволюции и экологии биосистем Научного центра Полярных экосистем (Варзуга, Мурманская обл.) была произведена опытная партия онкогеропротектора препарата «Арктика+». Одним из компонентов препарата является вытяжка из жабр лосося, полученная сразу же после того, как его покинули личинки моллюска. Закончены испытания на животных, ведутся доклинические испытания на добровольцах (Зюганов, 2006).

Литература

• Бойко А. Г. На пути к бессмертию. Этюды к четырем эволюционным эшелонам старения.2007. М.Белые альвы.383 с.
• Зюганов В. В. Сверхдлинная и короткая продолжительность жизни пресноводной жемчужницы: модельная система для изучения факторов долголетия. Объединенный научный журнал. 2003. № 7 (65): 68–83.
• Зюганов В. В. Арктические долгоживущие и южные короткоживущие моллюски жемчужницы как модель для изучения основ долголетия. Успехи геронтологии. 2004. № 14. С. 21–31.
• Зюганов В. В. Парадокс паразита, продлевающего жизнь хозяина. Как жемчужница выключает программу ускоренного старения у лосося. Известия РАН. Серия биологическая. 2005. № 4, с. 435–441.
• Зюганов В. Регуляторные пептиды колюшки и жемчужницы. Косметика и медицина. 2006. № 3: 28–30.
• Иванова-Казас О. М. Бесполое размножение животных. Л., 1977. 240 с.
• Комфорт А. Биология старения: англ.- М.: Мир,1967. 397 с.
• Короткова Г. П. Регенерация животных. Изд. Спб. Унив. 1997. 479 с.
• Оловников А.М, Редусомная гипотеза старения и контроля биологического времени в индивидуальном развитии // Биохимия. 2003. Т. 68, 1. С. 7–41.
• Тодоров И.Н., Тодоров Г. И. Стресс, старение и их иохимическая коррекция. М. Наука. 2003. 479 с.
• Шмидт-Ниельсен К. Размеры животных: почему они так важны. М. Мир. 1987. 259 с.
• Beverton R. J. Longevity in fish: some ecological and еvоlutionary considerations // Basic life sciences. 1987. Vol. 42. New York, USA: Plenum Press. P. 161–185.
• Ebert T.A., Southon J.R. 2003. Red sea urchins Strongylocentrotus franciscanus) can live over 100 years: confirmation with A-bomb 14 carbon // Fish Bull.2003.v. 101. No 4. P.915–922.
• Finch С. Е. Comparative perspectives on plasticity in human aging and life spans // The biodemography of longevity: between zeus and the salmon / Ed. by К.WI. Wachter, С. Е. Finch. Washington, D.С.: National Academy Press, 1997. P. 245–268.
• George J.C., Bada J. Age and growth estimates of bowhead whales (Balaena mysticetus) via aspartic acid racemization// Can. J. Zool. 1999. v. 77. P.571–580.
• Ricklefs R. Е. The economy of nature.- NY: W. Н. Freeman, 1993. 576 р.
• Ziuganov v. , Zotin A., et al. The freshwater pearl mussels and their relationships with salmonid fish. 1994. -Moscow VNIRO Publishing House, 1994, P. 104.
• Ziuganov, v. , Kaliuzhin S., Popkovitch E. and Neves R. Can pearly mussels (Margaritifera margaritifera) relocate to avoid inhospitable conditions? Abstracts, World congress of Malacology, Washington, D.C. R. Bieler & M. Mikkelsen, eds.; 1998. р. 366.
• Ziuganov, v. , Beletsky, v. , Neves, R., et al. The recreational Fishery for Atlantic Salmon and the Ecology of Salmon and Pearl Mussels in the Varzuga River Northwest Russia. Virginia Tech, USA, 1998 b. 92 р.
• Ziuganov, v. , San Miguel, E., Neves, R.J., et al. Life span variation of the freshwater pearlshell: a model species for testing longevity mechanisms in animals. Ambio. 2000. ХХIX, 2. P. 102–105.
• Ziuganov, v. , Kaliuzhin, S., et al. The Pearl Mussel — Salmon Community in the Varzuga River, Northwest Russia: problems of environmental impacts. In Ecological Studies, Vol. 145. G. Bauer and K. Wachtler (eds.) Ecology and Evolution Biology of the Freshwater Mussels Unionoidea. Springer — Verlag Berlin Heidelberg 2001. P. 359–366.