Учёные нашли генетические особенности черепахи Джонатана, прожившей 194 года

На отдалённом острове Святой Елены в южной Атлантике живёт черепаха Джонатан — старейшее сухопутное животное на планете. Ему 194 года, что примерно на век превышает обычную продолжительность жизни альдабрской гигантской черепахи (Aldabrachelys gigantea). Учёные выяснили, какие генетические и эпигенетические особенности могли помочь ему достичь такого возраста.

Исследователи изучили гены Джонатана и химические метки на молекулах ДНК, называемые эпигенетическими маркерами. Они контролируют, какие гены активируются и насколько активно. Анализ показал, что гены, связанные с функцией митохондрий, у Джонатана находятся в отличном эпигенетическом состоянии. Митохондрии производят энергию, необходимую клеткам для работы, восстановления и защиты ДНК от повреждений.

Результаты опубликованы в журнале Science Advances 7 октября. Соавтор исследования Стивен Кларк, главный учёный фонда Kallel Foundation в Нэшвилле, изучающего цели для продления жизни человека, отметил, что Джонатан даёт новое понимание связи между функцией митохондрий и долголетием. Ранее было известно, что митохондриальная дисфункция связана с болезнями, а хорошая работа митохондрий — с долгой жизнью.

Почти десять лет назад исследователи попросили ветеринара Джо Холлинса, ухаживающего за Джонатаном, собрать образцы. Власти острова запретили брать кровь у черепахи из-за риска инфекции. Кларк признался, что не хотел стать врачом, который убил Джонатана. Вместо крови Холлинс взял мазки со щеки, но первые образцы оказались испорчены бактериями изо рта черепахи. Пришлось повторно просить разрешение и отправлять соскобы, которые собирают другим инструментом.

ДНК из соскобов была более фрагментированной, чем была бы в образце крови, поэтому учёные восполнили пробелы, используя эталонный геном 36-летней альдабрской черепахи по имени Тэнк. Также сравнили ДНК Джонатана с геномом галапагосской черепахи (Chelonoidis abingdoni) по имени Одинокий Джордж, который умер в 2012 году в возрасте более 100 лет.

По сравнению с Тэнком и Одиноким Джорджем, у Джонатана нашли 287 уникальных вариантов генов, связанных с путями старения. Среди них — гены, отвечающие за восстановление ДНК и функцию теломер, защитных кончиков хромосом, которые укорачиваются с возрастом. Эти же пути связаны со старением у людей, что указывает на общий «сигнатурный признак старения» у разных видов, отметил Грир Долби, доцент биологии из Университета Алабамы в Бирмингеме, не участвовавший в исследовании.

Учёные также изучили эпигенетические изменения, включая метилирование ДНК — процесс, когда к ДНК присоединяется химическая группа. Определённые паттерны метилирования работают как «часы», отражающие биологический возраст. Сравнив метилирование у Джонатана с молодыми и старыми альдабрскими черепахами, исследователи обнаружили, что у пожилых особей паттерны более хаотичны — это явление называют «метилизационной энтропией». У Джонатана в большинстве генов энтропия была выше, чем у молодых, но в генах, связанных с митохондриями, метилирование было более упорядоченным. Это может поддерживать стабильную работу этих генов на протяжении жизни.

Авторы не смогли установить причинно-следственную связь и не проводили тестов, которые бы доказали, что низкая энтропия в митохондриальных генах объясняет долголетие Джонатана. Кларк считает, что анализ крови мог бы дать более полную картину, но полный генетический профиль станет известен только после смерти черепахи, когда можно будет собрать ДНК из разных тканей. Винсент Линч, профессор биологии из Университета Буффало, не участвовавший в работе, отметил, что некоторые органы более подвержены возрастным болезням из-за накопления мутаций, и идеально было бы знать мутации в конкретных тканях. Он также усомнился в полезности концепции энтропии для описания возрастных изменений метилирования, но согласился, что выявленные гены полезны для будущих исследований долголетия.

Нужны дополнительные эксперименты, чтобы понять, играют ли эти митохондриальные гены роль в долголетии у всех альдабрских черепах или у других животных, или Джонатан просто исключение. Как выразился Линч, возможно, Джонатан просто очень хорош в том, чтобы быть старым.