Почему мы стареем и умираем?
Исследование ДНК полумиллиона добровольцев подтвердило старую эволюционную теорию о том, почему наши тела со временем изнашиваются.
В 19 веке немецкий биолог Август Вайсман утверждал, что механизмы жизни неизбежно изнашиваются со временем. Смерть развилась «в интересах вида», заявил он. Она уничтожает слабых, старых особей, чтобы они не конкурировали с молодыми.
Это объяснение никогда не имело смысла для Джорджа Уильямса, американского эволюционного биолога. Естественный отбор действует только на гены, передающиеся от одного поколения к другому. Что происходит в конце жизни животного не может оказывать влияния на ход эволюции.
Уильямс пришел к мысли, что старение может быть неизбежным побочным эффектом естественного отбора. В 1957 году он предложил новую теорию: генетические мутации, увеличивающие плодовитость животного, также могут причинить вред позднее в жизни. На протяжении многих поколений эти мутации создадут бремя, которое в конечном итоге приведет к смерти.
Новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances, укрепляет теорию Уильямса с помощью огромной базы данных генетического материала человека. Исследователи обнаружили сотни мутаций, которые могут увеличить плодовитость молодого человека и связаны с повреждениями организма впоследствии.
В прошлом уже проводились небольшие исследования, которые уже частично подтвердили теорию Уильямса. В 2007 году, например, команда исследователей, изучавших маленького червя, нашла пару мутаций, которые увеличили продолжительность жизни существа, одновременно уменьшив среднее число его потомства.
Однако Джианжи Чжан, эволюционный биолог из Мичиганского университета, не был удовлетворен этими экспериментами.
— Джианжи Чжан.
Доктор Чжан обратился к биобанку Великобритании, базе данных, содержащей генетический материал полумиллиона добровольцев из Британии, а также информацию о их здоровье и жизненном опыте. Биобанк позволил ученым открыть тонкие связи между генетическими вариациями и тысячами характеристик, таких как повышенное кровяное давление, шизофрения и курение.
Работая вместе с доктором Эрпингом Лонгом, медицинским исследователем, ныне работающим в Китайской академии наук, доктор Чжан изучал базу данных в поисках информации о размножении и долголетии. Ученые обнаружили, что генетические вариации, связанные с плодовитостью, такие как количество детей у добровольца, также связаны со сокращением продолжительности жизни.
Более того, варианты, влияющие на размножение, почти в пять раз чаще влияли на продолжительность жизни, чем варианты, не имевшие никакого отношения к размножению. А варианты, полезные для размножения, гораздо чаще оказывались вредными для долгой жизни.
Доктор Чжан и доктор Лонг также обнаружили, что у добровольцев с большим количеством вариантов, способствующих размножению, были немного меньшие шансы дожить до 76 лет. Все эти результаты указывают на то, что Джордж Уильямс был прав и старение является, по сути, побочным эффектом влияния естественного отбора на плодовитость.
— Джианжи Чжан.
Чжан и доктор Лонг также обнаружили доказательства, указывающие на то, что эта эволюция не остановилась где-то в нашем далеком прошлом. Люди, родившиеся в 1965 году, в базе данных имели большее количество вариантов, способствующих размножению, по сравнению с людьми, родившимися в 1940 году.
Идея о том, что варианты, способствующие плодовитости, сокращают продолжительность жизни, может показаться парадоксальной, учитывая, насколько долго люди живут в наши дни. В Великобритании, например, средняя продолжительность жизни составляет около 80 лет, в то время как сто лет назад она была равна примерно 59 лет.
Доктор Чжан отметил, что мутации, которые он и доктор Лонг идентифицировали, оказывают только незначительное влияние на продолжительность человеческой жизни. По мере того как варианты становятся более распространенными, окружающая среда меняется кардинально, благодаря лучшей пище и медицине снижается детская смертность, помогая большему числу людей достичь более старшего возраста.
В 19 веке немецкий биолог Август Вайсман утверждал, что механизмы жизни неизбежно изнашиваются со временем. Смерть развилась «в интересах вида», заявил он. Она уничтожает слабых, старых особей, чтобы они не конкурировали с молодыми.
Это объяснение никогда не имело смысла для Джорджа Уильямса, американского эволюционного биолога. Естественный отбор действует только на гены, передающиеся от одного поколения к другому. Что происходит в конце жизни животного не может оказывать влияния на ход эволюции.
Уильямс пришел к мысли, что старение может быть неизбежным побочным эффектом естественного отбора. В 1957 году он предложил новую теорию: генетические мутации, увеличивающие плодовитость животного, также могут причинить вред позднее в жизни. На протяжении многих поколений эти мутации создадут бремя, которое в конечном итоге приведет к смерти.
Новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances, укрепляет теорию Уильямса с помощью огромной базы данных генетического материала человека. Исследователи обнаружили сотни мутаций, которые могут увеличить плодовитость молодого человека и связаны с повреждениями организма впоследствии.
В прошлом уже проводились небольшие исследования, которые уже частично подтвердили теорию Уильямса. В 2007 году, например, команда исследователей, изучавших маленького червя, нашла пару мутаций, которые увеличили продолжительность жизни существа, одновременно уменьшив среднее число его потомства.
Однако Джианжи Чжан, эволюционный биолог из Мичиганского университета, не был удовлетворен этими экспериментами.
Это просто отдельные случаи. Мы не знаем, есть ли во всем геноме много таких мутаций
— Джианжи Чжан.
Доктор Чжан обратился к биобанку Великобритании, базе данных, содержащей генетический материал полумиллиона добровольцев из Британии, а также информацию о их здоровье и жизненном опыте. Биобанк позволил ученым открыть тонкие связи между генетическими вариациями и тысячами характеристик, таких как повышенное кровяное давление, шизофрения и курение.
Работая вместе с доктором Эрпингом Лонгом, медицинским исследователем, ныне работающим в Китайской академии наук, доктор Чжан изучал базу данных в поисках информации о размножении и долголетии. Ученые обнаружили, что генетические вариации, связанные с плодовитостью, такие как количество детей у добровольца, также связаны со сокращением продолжительности жизни.
Более того, варианты, влияющие на размножение, почти в пять раз чаще влияли на продолжительность жизни, чем варианты, не имевшие никакого отношения к размножению. А варианты, полезные для размножения, гораздо чаще оказывались вредными для долгой жизни.
Доктор Чжан и доктор Лонг также обнаружили, что у добровольцев с большим количеством вариантов, способствующих размножению, были немного меньшие шансы дожить до 76 лет. Все эти результаты указывают на то, что Джордж Уильямс был прав и старение является, по сути, побочным эффектом влияния естественного отбора на плодовитость.
Все указывает в одном направлении
— Джианжи Чжан.
Чжан и доктор Лонг также обнаружили доказательства, указывающие на то, что эта эволюция не остановилась где-то в нашем далеком прошлом. Люди, родившиеся в 1965 году, в базе данных имели большее количество вариантов, способствующих размножению, по сравнению с людьми, родившимися в 1940 году.
Идея о том, что варианты, способствующие плодовитости, сокращают продолжительность жизни, может показаться парадоксальной, учитывая, насколько долго люди живут в наши дни. В Великобритании, например, средняя продолжительность жизни составляет около 80 лет, в то время как сто лет назад она была равна примерно 59 лет.
Доктор Чжан отметил, что мутации, которые он и доктор Лонг идентифицировали, оказывают только незначительное влияние на продолжительность человеческой жизни. По мере того как варианты становятся более распространенными, окружающая среда меняется кардинально, благодаря лучшей пище и медицине снижается детская смертность, помогая большему числу людей достичь более старшего возраста.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Поделили Москву на «зоны влияния»: генетики рассказали, как живут крысиные «народы» столицы
Почему московские грызуны оказались «неуязвимыми мутантами» и зачем им реки для жизни?...
Куда делась атомная бомба Гитлера? Физики увидели то, что упустили историки
Ученые подчеркивают: многие из громких мифов 1940-е годов, скорее всего, не выдержат проверки реальными фактами...
3700-летний вирус, спрятанный в средневековых книгах, только что убил 500 тысяч животных
Сколько еще патогенов дремлет в библиотечных хранилищах Европы и России, точно не скажет ни один ученый...
Самая известная мумия Южной Америки снова «заговорила»: последние ее месяцы были очень мрачными
Археологи говорят: именно на этой жестокой практике держалась вся империя инков...
«Выстрел» прямо в Землю: астрономы обнаружили черную дыру, выбрасывающую струю в сторону нашей планеты
Ученые рассказали, как это поможет разгадать важную космическую тайну...
Не хуже Тутанхамона: почему сокровища забытых цариц из Ассирии поразили ученых?
Особенно загадочной оказалось гробница II, причем ее тайна до конца не раскрыта и по сей день...
Черная смерть — двигатель прогресса: как эпидемия чумы в корне поменяла ход истории в Европе
Неожиданно: книгопечатание, отмена крепостного права, раскол западного христианства — это лишь немногие последствия пандемии...
Что будет с Азовским морем? Российские ученые просчитали четыре варианта развития событий
Исследователи объяснили, почему при любом раскладе море не будет прежним. Но каким тогда?...
В морском льду Антарктиды протаяла дыра площадью с Португалию. Теперь ученые знают, почему
Эксперты говорят: сбой ледового ритма опасен для Мирового океана и планеты в целом...
Тихий океан стал вести странно: молодая вода быстро стареет, а старая, наоборот, молодеет. В чем причина?
Особенно страдает северная часть океана. Но и есть хорошая новость...
40 000-летний подводный город нашли в Турции: почему официальная наука против такой даты?
Интересно, что древний объект находится недалеко от горы Арарат, где прямо сейчас ищут легендарный Ноев ковчег...
Таинственные пещерные иероглифы в Мексике раскрывают давно потерянную письменность
Оказалось, что разгадки лучше всего искать не в городах, а на склонах гор в глуши...
Он помогал нести крест Христу: надпись на саркофаге проливает свет на библейского персонажа
2000-летний гроб был найден еще 1941 году, но ученые до сих пор не пришли к какому-то общему мнению. Почему?...
Кита лечили тем, от чего обычно умирают: этот эксперимент изменил медицину
Одиннадцатилетняя белуха угасала от неизлечимой болезни, и тогда ученые пошли на рискованные опыты...
Земля... это космическая марионетка: оказалось, что Солнце и Луна могут трясти планету сутками
Сейсмологи рассказали, что наблюдения за космическими приливами, поможет предсказывать мегаземлетрясения, цунами и даже извержения вулканов...
За 320 миллионов лет Земля как минимум 4 раза опрокидывалась набок
Поразительное, но такое заваливание идет прямо сейчас. И геологи рассказали, как и почему это происходит...