До сих пор у ученых нет единого понимания того, почему виды (в том числе человек) стареют и умирают. Чаще всего это связывают с двумя аспектами:
– генетическими или эпигенетическими программами, приводящими к износу организма;
– мутациями, сбоями и ухудшением «ремонтных» способностей клеток.
По мнению ряда ученых, старение призвано дать эволюционные преимущества виду. Но каким образом это достигается?
Свои выводы на этот счет представил американский ученый Ричард Чин (Richard Y. Chin). Исследователь применил т. н. гипотезу Черной Королевы, чтобы объяснить половое размножение и эволюционную «гонку вооружений» паразитов и их носителей. Микроэволюционная версия гипотезы предполагает, что при смешении генов матери и отца появляются наиболее приспособленные потомки. Они могут более эффективно бороться с паразитами и инфекциями, что в конечном итоге позволяет виду уверенно удерживать свою нишу в экосистеме.
Ричард Чин создал компьютерную модель, которая показывает динамику популяций паразитов и их хозяев на протяжении одного пятисотлетнего цикла. В каждой популяции насчитывалось 100 организмов с тремя фенотипами хозяев и тремя фенотипами паразитов. Каждый из хозяйских фенотипов показывал устойчивость к одному из трех фенотипов паразитов, частичную устойчивость к другому и восприимчивость к оставшемуся (эти взаимоотношения между фенотипами Чин распределил случайным образом). Всего модель насчитывала 1000 циклов. Ричард Чин проверял динамику популяций при нескольких вариантах начала старения хозяина: 2, 5, 10 и 20 лет.
Умерший организм заменял другой, обладающий одним из нескольких фенотипов. Его выбор обуславливался распределением всех трех фенотипов в предыдущий период. Последнее, в свою очередь, определялось уровнем поражения популяции паразитами и скоростью размножения, которые установили изначально.
Модель показала, что при наименьшей продолжительности жизни отдельно взятой особи популяция демонстрирует наилучшую способность противостоять паразитам. Если предположить, что половое размножение развилось как способ циклической смены альтернативных хозяйских фенотипов устойчивости к паразитам, то старение повышает эффективность этого процесса. А если учесть, что у многих видов старение и половое размножение тесно связаны между собой, и развитие этих признаков могло идти одновременно, то вполне вероятно, они эволюционировали в ответ на одно и то же эволюционное давление – взаимодействие с паразитами. Таким образом, Ричард Чин делает вывод, что борьба с «непрошенным гостями» – одна из основных причин старения организмов.
Статья Aging As A Defense Strategy Against Parasites опубликована в журнале препринтов bioRxiv.
Илья Ведмеденко, Naked Science
