• Колора и его коллеги секвенировали более 100 рыб из 88 видов морских окуней, чтобы определить гены, которые эволюционировали и определяют продолжительность жизни.

• Гены, связанные с более длительной продолжительностью жизни, связаны с иммунитетом и воспалением, размером и адаптацией к окружающей среде, а также путями восстановления ДНК.
• Дупликации в семействе иммуномодулирующих генов бутирофилина были обнаружены у долгоживущих видов.

Продолжительность жизни животных варьируется от дней и недель до сотен лет. Жизненный цикл рыбы, называемой бычком-карликом, составляет 5 недель, в то время как некоторые гренландские акулы, по оценкам, живут около 400 лет. Ученые ищут изменения ДНК, произошедшие во время эволюции этих существ, чтобы создать такое разнообразие продолжительности жизни, чтобы лучше понять генетические факторы долголетия. Другими словами, мы находимся в поисках генов и модификаций их последовательностей, которые могут лежать в основе жизни на протяжении веков.

В статье, опубликованной в Science, исследователи, изучающие более сотни тесно связанных морских окуней, которые бывают разных размеров, живут на разных глубинах и имеют огромный диапазон продолжительности жизни, определяют несколько генетических факторов долголетия. Колора и его коллеги из Калифорнийского университета в Беркли обнаруживают селективные сигнатуры ДНК в путях, лежащих в основе нескольких «признаков старения», что дает подсказки относительно того, какие гены влияют на наше долголетие. Многие из идентифицированных путей сохраняются у всех животных, например, повреждение ДНК и пути определения питательных веществ, а также специфические для позвоночных признаки, такие как иммунитет и воспаление.

«Здесь есть возможность взглянуть на природу и увидеть, как естественные адаптации повлияли на продолжительность жизни, и подумать о том, как эти же виды генов действуют в нашем собственном организме», — сказал старший автор Питер Судмант, доцент Калифорнийского университета в Беркли.

 

Наблюдая за эволюцией на гиперскорости

Морские окуни (род Sebastes) Тихого океана демонстрируют огромные диапазоны продолжительности жизни. Виды морских окуней с высокой степенью родства живут от 11 лет (Sebastes minor) до более 200 лет (грубоглазый морской окунь, Sebastes aleutianus). Более 120 различных видов морских окуней обитают на северо-востоке и северо-западе Тихого океана. Это изобилие видов с сильно различающейся историей жизни представляет собой пример неоднократных недавних адаптаций, изменивших характеристики долголетия.

«Можно представить себе морского окуня как своего рода идеальный шторм. в некотором роде, как на индивидуальном уровне — имея отдельные рыбы, способные жить действительно долгое время из-за адаптации к размеру и глубине, — но также и просто наличие всех этих разных видов, которые демонстрируют эти разные тенденции », — сказал Судмант. «Они представляют собой идеальный набор людей, на которых можно смотреть, тогда как у других людей есть только один вид, на который можно смотреть».

Чтобы проанализировать генетические основы вариаций продолжительности жизни и адаптации, Колора и его коллеги секвенировали и собрали геномы 102 особей морского окуня, представляющих 88 различных видов, с нуля, то есть эти геномы никогда раньше не секвенировали. Исследователи Калифорнийского университета в Беркли также построили очень подробную карту эволюции видов морских окуней. С помощью этого дерева эволюции морских окуней с разной продолжительностью жизни исследователи создали основу для определения генетических основ продолжительности жизни тихоокеанских морских окуней.

«У этих морских окуней мы действительно можем наблюдать, как эта эволюция происходит в течение этого 10-миллионного периода времени, и мы наблюдаем, что, когда некоторые виды развиваются в течение короткой продолжительности жизни, размеры их популяций увеличиваются, а когда они развиваются в течение длительного периода жизни, размеры их популяций контракт », — сказал он. «Мы можем видеть следы этого в их геномах, в генетических вариациях, существующих у этих видов. Итак, адаптация к долгой и короткой жизни имеет свои последствия ».

Генетические основы адаптации к продолжительности жизни

Колора и его коллеги обнаружили генные сигнатуры, которые были связаны с эволюцией рыб. Например, в то время как никакие пути не были обогащены позитивно выбранными генами — генами, которые сохраняются в процессе эволюции — у короткоживущих видов, позитивно выбранные гены у долгоживущих видов были обогащены путями репарации двухцепочечных разрывов ДНК. Они также обнаружили 91 ген, существенно связанный с продолжительностью жизни, включая кандидатов, играющих роль в росте и пролиферации клеток, восстановлении ДНК и подавлении запрограммированной гибели клеток.