Изучение долгоживущих видов в животном мире может дать ключ к пониманию здорового старения человека. Международная группа ученых занялась исследованием бабочек рода Heliconius, которые отличаются большой продолжительностью жизни. По сравнению с их сородичами подсемейства Heliconiinae, живущими всего несколько недель, эти остаются бодрыми и деятельными около года. В чем секрет?
Биологи изучили ряды наблюдений и провели серию научных экспериментов. Оказалось, увеличение продолжительности жизни Heliconius сопровождается замедлением их физиологического (возрастные изменения функций организма) и актуарного старения (экспоненциального роста смертности с возрастом).
Ученые напоминают: в сообществе людей смертность резко возрастает с возрастом, но у многих других биологический видов этот процесс протекает гораздо медленнее. Это говорит о том, что многие организмы в ходе эволюции выработали механизмы, позволяющие замедлить или отсрочить старение. Это крайне интересно с точки зрения изучения старения человека.
Изучая бабочек, исследователи обнаружили, что значительное увеличение продолжительности жизни Heliconius связано с эволюцией питания взрослых особей пыльцой – это уникальная особенность этого рода, позволяющая обеспечивать насекомое аминокислотами. Остальные питаются нектаром цветов, а азотистые вещества получили прежде из растений, будучи личинками.
Аминокислоты из пыльцы способствуют увеличению продолжительности репродуктивного периода на протяжении всей взрослой жизни, в частности, аминокислота пролин играет важнейшую роль в накоплении энергии в мышцах, липиды пыльцы играют важную роль в иммунитете насекомых.
Особенность питания пыльцой связана с целым рядом других поведенческих, нейроанатомических и физиологических особенностей Heliconius, которые отсутствуют у других представителей рода Heliconius, пыльцу не собирающих. Речь идет о повышенной активности нейронных структур, поддерживающих обучение и память, более устойчивых долговременные зрительных воспоминаниях, утверждают биологи.
Оказалось, что питание пыльцой увеличивает продолжительность жизни Heliconius. Heliconius hewitsoni, предпочитающие пыльцу, живут до 348 дней, а Dione juno, которые пьют нектар, живут от 14 дней. Медианные соответствующие показатели таковы: 56,5 дней у первой группы и 24 дня – у второй. А самая долгоживущая (380 дней) бабочка из известных сегодня - Myscelia cyaniris из семейства нимфалид, она не относится к роду Heliconius.
Ученые полагают, что в ходе эволюции улучшение питания косвенно способствовало росту продолжительности жизни за счет развития тканей, которые живут дольше. Увеличение репродуктивного возраста, ставшее возможным благодаря улучшению питания, вероятно, способствовало отбору в пользу долголетия из-за повышения приспособленности долгоживущих особей, которые постоянно размножаются.
Итак, благодаря рациону в ходе эволюции Heliconius увеличилась продолжительность их жизни и замедлилось старение.
Биологи изучили ряды наблюдений и провели серию научных экспериментов. Оказалось, увеличение продолжительности жизни Heliconius сопровождается замедлением их физиологического (возрастные изменения функций организма) и актуарного старения (экспоненциального роста смертности с возрастом).
Ученые напоминают: в сообществе людей смертность резко возрастает с возрастом, но у многих других биологический видов этот процесс протекает гораздо медленнее. Это говорит о том, что многие организмы в ходе эволюции выработали механизмы, позволяющие замедлить или отсрочить старение. Это крайне интересно с точки зрения изучения старения человека.
Изучая бабочек, исследователи обнаружили, что значительное увеличение продолжительности жизни Heliconius связано с эволюцией питания взрослых особей пыльцой – это уникальная особенность этого рода, позволяющая обеспечивать насекомое аминокислотами. Остальные питаются нектаром цветов, а азотистые вещества получили прежде из растений, будучи личинками.
Аминокислоты из пыльцы способствуют увеличению продолжительности репродуктивного периода на протяжении всей взрослой жизни, в частности, аминокислота пролин играет важнейшую роль в накоплении энергии в мышцах, липиды пыльцы играют важную роль в иммунитете насекомых.
Особенность питания пыльцой связана с целым рядом других поведенческих, нейроанатомических и физиологических особенностей Heliconius, которые отсутствуют у других представителей рода Heliconius, пыльцу не собирающих. Речь идет о повышенной активности нейронных структур, поддерживающих обучение и память, более устойчивых долговременные зрительных воспоминаниях, утверждают биологи.
Оказалось, что питание пыльцой увеличивает продолжительность жизни Heliconius. Heliconius hewitsoni, предпочитающие пыльцу, живут до 348 дней, а Dione juno, которые пьют нектар, живут от 14 дней. Медианные соответствующие показатели таковы: 56,5 дней у первой группы и 24 дня – у второй. А самая долгоживущая (380 дней) бабочка из известных сегодня - Myscelia cyaniris из семейства нимфалид, она не относится к роду Heliconius.
Ученые полагают, что в ходе эволюции улучшение питания косвенно способствовало росту продолжительности жизни за счет развития тканей, которые живут дольше. Увеличение репродуктивного возраста, ставшее возможным благодаря улучшению питания, вероятно, способствовало отбору в пользу долголетия из-за повышения приспособленности долгоживущих особей, которые постоянно размножаются.
Итак, благодаря рациону в ходе эволюции Heliconius увеличилась продолжительность их жизни и замедлилось старение.
рис. 1. Переход с нектара на пыльцу полезен
фото: www.nature.com
В ходе эксперимента бабочек Heliconius hecale и Dryas Iulia, первые из которых в дикой природе едят пыльцу, а вторые – нектар, кормили пыльцой и нектаром вне зависимости от их изначальных предпочтений. Что получилось? Выяснилось, что особи, не получающие пыльцы, более уязвимы перед внешними угрозами: хищничеством, голодом или инфекционными заболеваниями.
Масса тела H. hecale и D. iulia, которых кормили пыльцой и не кормили, снижалась с возрастом независимо от рациона. Но у тех, кто пил нектар на постоянной основе, масса тела с возрастом снижалась в 3,5 раза быстрее.
Сила захвата лапок бабочек снижается с возрастом у D. iulia, но не у H. hecale, хотя H. hecale, в ходе эксперимента не получавшие пыльцы, в целом были на 12% слабее.
Масса тела H. hecale и D. iulia, которых кормили пыльцой и не кормили, снижалась с возрастом независимо от рациона. Но у тех, кто пил нектар на постоянной основе, масса тела с возрастом снижалась в 3,5 раза быстрее.
Сила захвата лапок бабочек снижается с возрастом у D. iulia, но не у H. hecale, хотя H. hecale, в ходе эксперимента не получавшие пыльцы, в целом были на 12% слабее.
рис. 2. От чего зависит сила лапок
фото: www.nature.com
Видовой эффект долголетия, отмечают ученые, очевиден: более долгоживущие особи H. hecale были физически сильнее по сравнению с D. Iulia, хотя добавление пыльцы в рацион тех, кто предпочитает нектар, увеличивало продолжительность жизни на 16 дней. Более того, H. hecale не только развили способность активно собирать и переваривать пыльцу, но и в ходе эволюции выработали физиологические адаптации для полного использования ее питательной ценности. Эксперименты показали, что увеличение продолжительности жизни - эволюционный процесс, который сохраняется даже при отсутствии пыльцы в рационе.
Исследователи углубляют изучение проблем старения животных, чтобы понять, как замедлить старение человека. Или, по крайней мере, помочь людям оставаться бодрыми и здравыми до глубокой старости.
Исследователи углубляют изучение проблем старения животных, чтобы понять, как замедлить старение человека. Или, по крайней мере, помочь людям оставаться бодрыми и здравыми до глубокой старости.
