Роль генетических факторов в определении продолжительности жизни

Продолжительность жизни отдельных видов генети­чески детерминирована. Какие бы идеальные условия ни были созданы для лабораторных мышей, они живут не более 3-3,5 лет, причем есть линии короткоживущие и долгоживущие. На среднюю продолжительность жизни внешние факторы влияют существенно, тогда как макси­мальную продолжительность жизни изменить очень трудно. Так, средняя продолжительность жизни человека за по­следние 100 лет увеличилась примерно в два раза, тогда как на максимальной продолжительности жизни это никак не сказалось.

Молекулярные механизмы генетической детерминации продолжительности жизни пока неизвестны. В последнее время широко распространилась точка зрения о том, что генетический материал — хромосомная ДНК — служит инициальным субстратом старения. Это значит, что старе­ние начинается с накопления повреждений в ДНК, которые постепенно разрушают систему генетической регуляции. Многочисленные нарушения внутриклеточной регуляции, проявляющиеся и на уровне тканей, органов и организма, представляют собой важнейшую характеристику процесса старения в целом. Ионизирующие излучения и химические мутагены, дефекты репарации ДНК, ускоряющие накопле­ние повреждений в геноме, снижают продолжительность жизни. Наконец, эндогенные факторы, в частности сво­бодные радикалы — побочные продукты клеточного мета­болизма, в числе других химических компонентов клетки повреждают и генетические молекулы. Предполагается, что нарушение генов регуляции систем репарации, посте­пенно развивающееся под действием эндогенных факторов, приводит к накоплению ошибок в процессе «текущего ремонта» ДНК вплоть до ее деградации с последующей гибелью клетки. Одна из задач генной инженерии, нахо­дящаяся в стадии разработки,— получение высокоэффек­тивных генов, кодирующих ферменты репарации ДНК и введение их в клетки животных и человека с целью увели­чения продолжительности жизни. Это лишь одна из задач по управлению индивидуальным развитием живых орга­низмов генетическими методами, которые будут решаться в недалеком будущем.

6. Молекулярные основы процесса старения и генетическая карти­на онтогенеза

Давно известно, что у старых организмов актив­ность и жизнеспособность клеток резко понижены, что и является главной причиной старческого дряхления и естественной смерти. Сцилард (Szilard, 1959) первым высказал предположение, что по­ниженная жизнеспособность клеток в старости вызывается накоп­лением ошибок при репродукции молекул нуклеиновой кислоты и образованием под контролем таких дефективных молекул мо­лекул белков-ферментов, имеющих неправильное строение и не­способных к нормальному осуществлению своих ферментативных функций.

Позднее ряд генетиков (Г. Д. Бердышев, Л. Хейфлик, Д. Саудерс и др.) предложили несколько иную трактовку этого вопроса. Они высказали предположение, что смерть клеток, сопровождающаяся отмиранием тканей, является нормальным запрограммиро­ванным событием в развитии многоклеточных животных и что ста­рение и естественная смерть клеток заранее запрограммированы и определяются теми же механизмами, от которых зависит продол­жительность жизни всего организма. При этом принимается, что старение животного происходит в результате накопления ошибок в генетической программе, направляющей процессы развития кле­ток. С течением времени в ДНК делящихся клеток собирается все больше и больше ошибок, хотя система, управляющая воспроизве­дением ДНК, работает очень точно, но точность эта не абсолютна.

В настоящее время молекулярная генетика рисует такую кар­тину онтогенеза. Зигота, возникающая в результате слияния муж­ской и женской гамет, получает от них два гаплоидных набора хромосом с заключенными в них молекулами ДНК, находящимися в неактивном, двухцепочечном состоянии.

Затем некоторые из молекул ДНК переходят в одноцепочечнос состояние и определяют синтез соответствующих им молекул РНК-посредника и белков-ферментов, активных в самом начале онтоге­неза. Но большинство молекул ДНК, связанные с молекулами гистонов, сохраняют свое двухцепочечное строение и остаются в пассивном состоянии.

В начале специализации некоторые клетки получают сигналы, стимулирующие активность определенных генов-регуляторов, кото­рые контролируют синтез белков, воздействующих на соответст­вующие молекулы ДНК- Это приводит к отделению от них гисто­нов и вызывает переход их в одноцепочечную форму с образованием РНК-посредника и белков-ферментов, определяющих изменение биосинтеза в направлении, соответствующем характеру специали­зации этих клеток.

При различной специализации стимулируется активность раз­ных генов-регуляторов, которые в свою очередь активируют ДНК различных структурных генов. Сигналы приходят из других клеток или возникают в цитоплазме самой клетки в результате изменения обмена веществ или местоположения клетки.

С течением времени происходит накопление ошибок при синте­зе молекул ДНК, наступает старческое ослабление и гибель кле­ток. Все эти особенности онтогенеза сформировались и сохраняют­ся в результате естественного отбора, который обеспечивает харак­тер индивидуального развития и сроки жизни отдельных особей, наиболее благоприятные для успеха в борьбе за существование и процветания вида.

Литература

1. Айала, Ф. Современная генетика / Ф. Айала, Дж. Кайгер. – М.: Мир, 1987. – Т.1. – 295 с; Т.2. – 368 с; Т.3.

2. Алиханян, С. И. Общая генетика / С. И. Алиханян, А. П. Акифьев,
Л. С. Чернин. – М.: Высш. шк., 1985.