194 metų vėžlio Jonathano genų „jungikliai“ išlikę kaip jauno

Šv. Elenos saloje Pietų Atlante, gubernatoriaus rezidencijos Plantation House pievoje, gyvena vėžlys Jonathanas. Į salą jis atkeliavo 1882 m. jau visiškai užaugęs, o šiandien jam maždaug 194 metai. Tarptautinė mokslininkų komanda ištyrė jo DNR ir aptiko požymių, kurie gali paaiškinti, kodėl Jonathanas gyvena gerokai ilgiau už kitus savo rūšies vėžlius.

Kas yra vėžlys Jonathanas?

Vėžlys Jonathanas - Aldabros milžiniškasis vėžlys (Aldabrachelys gigantea), laikomas seniausiu žinomu sausumos gyvūnu pasaulyje. Jis gyvena Šv. Elenos saloje, Didžiosios Britanijos užjūrio teritorijoje, gubernatoriaus rezidencijos Plantation House sodyboje.

Tikslus Jonathano amžius nežinomas. Netrukus po jo atvykimo 1882 m. užfiksuoti kiauto matmenys rodo, kad vėžlys jau tada buvo visiškai užaugęs, taigi turėjo būti bent 50 metų, nurodo Šv. Elenos vyriausybė. Jonathanas turi du Gineso rekordus: jis seniausias gyvas sausumos gyvūnas ir seniausias kada nors gyvenęs vėžlys.

Jonathaną prižiūri Plantation House darbuotojai ir Šv. Elenos veterinarijos tarnyba. Salos veterinaras dr. Joe Hollinsas kelerius metus maitino jį iš rankų šviežiomis daržovėmis ir vaisiais ir kas savaitę tikrino jo sveikatą.

„Jis reaguoja į mano balsą, todėl mus sieja ypatingas ryšys“, - 2016 m. Šv. Elenos vyriausybės pranešime sakė J. Hollinsas.

Kiek metų gyvena Aldabros vėžliai?

Aldabros vėžlių patinai vidutiniškai gyvena apie 80 metų, o įprasta viršutinė jų gyvenimo trukmės riba - apie 94 metai. Šiuos skaičius tyrimo autoriai cituoja iš ankstesnės analizės, kuri rėmėsi zoologijos sodų duomenų baze Species360. Jonathanas šią ribą viršija maždaug šimtmečiu.

Laukinėje gamtoje šie vėžliai gyvena Aldabros atole Indijos vandenyne. Šioje UNESCO pasaulio paveldo vietovėje jų priskaičiuojama apie 100 000.

Ilgaamžiai gyvūnai mokslininkus domina seniai. Jau iššifruoti grenlandinio banginio, plikojo smėlinio kurmio ir „nemirtingosios“ medūzos genomai, taip pat garsaus Galapagų milžiniškojo vėžlio Vienišojo Džordžo (Lonesome George) genomas. Tačiau niekas nebuvo patikrinęs, ar milžiniškieji vėžliai išvengia epigenetinių pokyčių, t. y. DNR cheminių žymių pokyčių, kurie su amžiumi kaupiasi kitiems stuburiniams. Tai ir ištyrė naujasis darbas.

Kaip paimti DNR mėginį iš 194 metų vėžlio?

Kraujo iš Jonathano imti nebuvo leista. Šv. Elenos pareigūnai saugojo jį nuo bet kokios infekcijos rizikos, todėl mokslininkai rinko seilių ir burnos gleivinės mėginius.

Kad į mėginius nepatektų augalų DNR, jie buvo imami anksti ryte. Tyrėjai apsimesdavo, kad atneša ėdesio, ir kai Jonathanas imdavo kąsčioti orą, viena ranka su pirštine prilaikydavo jo burną pravirą, o kita paimdavo mėginį iš po liežuvio. Leidimą išvežti mėginius Šv. Elenos vyriausybė išdavė 2017 m. balandį. Tyrimo padėkose nurodoma, kad iš salos į Floridą juos nugabeno JAV kosminių pajėgų kariai.

Iš seilių nepavyko išskirti ilgų DNR grandinių, todėl orientyru tapo kitas Aldabros vėžlys - 36 metų Tankas, gyvenantis nelaisvėje. Iš jo kraujo mokslininkai sudarė etaloninį genomą ir su juo palygino Jonathano DNR.

Ką mokslininkai rado Jonathano DNR?

Mokslininkai patikrino maždaug 2 600 genų, kurie anksčiau sieti su ilgaamžiškumu. 287 iš jų Jonathano DNR turi variantų, kurių neturi nei Tankas, nei Vienišasis Džordžas, nei žmogus. Tokių variantų yra daugumoje su senėjimu susijusių ląstelių procesų: DNR taisymo, chromosomų galų (telomerų) priežiūros, ląstelių „valymosi“, insulino reguliavimo, mitochondrijų darbo ir apsaugos nuo vėžio.

Baltymams vertinti skirtais kalbos modeliais tyrėjai atrinko 41 geną, kurių pokyčiai gali iš tikrųjų keisti baltymų veikimą. 12 iš jų jau įtraukti į senėjimo genų duomenų bazes. Vienas jų - FOXO3: šio geno variantai anksčiau sieti su Okinavos gyventojų ilgaamžiškumu. POT1 ir ERCC1 genų variantai sieti su „nemirtingosios“ medūzos ir grenlandinio banginio ilgaamžiškumu.

Jonathanas turi ir 10 perforino geno kopijų, o Vienišasis Džordžas - 7. Perforinu imuninės ląstelės naikina pasenusias ir vėžines ląsteles, todėl papildomos kopijos, autorių manymu, galėtų sustiprinti šią organizmo priežiūrą.

DNR atskleidė ir kilmę. Jonathanas genetiškai artimiausias Aldabros atolo Grande Terre salos vėžliams, nors dalis jo paveldo kilusi iš nežinomo šaltinio. Autorių nuomone, labiausiai tikėtina, kad jis buvo išvežtas iš Aldabros atolo labai seniai.

Kas yra genų „jungikliai“ ir kodėl jie svarbūs?

Svarbiausias tyrimo atradimas - tvarka Jonathano genų „jungikliuose“, t. y. promotoriuose. Tai DNR atkarpos, nuo kurių priklauso, kada ir kaip stipriai genas veikia.

Ant DNR yra cheminių žymių (metilo grupių), kurios padeda genus įjungti ir išjungti. Bėgant metams šis žymių raštas atsitiktinai išsiderina, o mokslininkai šį netvarkos lygį vadina metilinimo entropija. Tyrimai rodo, kad su amžiumi netvarka didėja, o kai ji apima promotorius, genai pradeda veikti nepastoviai.

Mokslininkai palygino Jonathaną su keturiais kitais Aldabros vėžliais: 5 metų jaunikliu, 12 metų vėžliu ir dviem vyresniais patinais, kurie suaugę buvo jau 1969 m. Apskritai Jonathano DNR sensta taip, kaip ir tikėtasi: daugumoje genomo sričių netvarka didesnė nei jaunų vėžlių, o visų penkių vėžlių bendras netvarkos lygis glaudžiai atitiko jų amžių.

Tačiau promotoriuose netvarka visiems penkiems vėžliams buvo maža. Tyrėjai išskyrė 272 genų promotorius, kurie Jonathano, jauniklio ir 12-mečio DNR tebėra tvarkingi, o dviejų vyresnių vėžlių jau išsiderinę. Beveik 30 proc. šių genų susiję su senėjimu: 35 dalyvauja mitochondrijų, ląstelių energijos jėgainių, darbe, 25 - RNR apdorojime, 15 - DNR ir telomerų taisyme.

Autoriai mano, kad tvarkingi šių genų „jungikliai“ padeda jiems veikti stabiliai ir taip iš dalies saugo Jonathaną nuo su amžiumi susijusio silpimo. Panašus vaizdas matytas ir žmonių šimtamečių tyrimuose, o 117 metų sulaukusios moters tyrimas parodė, kad jos mitochondrijos veikė itin efektyviai. Beje, ir žmonės visame pasaulyje vėl gyvena ilgiau.

Ko mokslininkai dar nežino?

Tyrimas parodo sąsajas, bet neįrodo, kad būtent šie genai lemia Jonathano ilgaamžiškumą. Patys autoriai pabrėžia, kad priežastiniams ryšiams nustatyti jų duomenų nepakanka.

Didžiausia kliūtis - kraujo mėginių trūkumas. Be jų nepavyko nuskaityti ilgų DNR atkarpų, ištirti RNR ir patikrinti, ar unikalūs genų variantai iš tikrųjų veikia. Promotorių tvarką pavyko įvertinti tik maždaug dešimtadaliui visų vėžlio promotorių.

Mokslininkai dar nežino, ar toks raštas būdingas tik Aldabros vėžliams, ar senėjimui apskritai. Tam reikės daugiau gyvūnų ir tyrimų su kraujo mėginiais. Visas tyrimas nemokamai prieinamas internete.

Jonathanas tuo metu toliau gyvena Plantation House sodyboje. Šių metų balandį, paneigdama internete pasklidusią melagingą žinią, Šv. Elenos vyriausybė patvirtino, kad vėžlys gyvas ir sveikas. Tyrimo autoriai padėkose dėkoja Šv. Elenos žmonėms už tai, kad jie visus tuos metus rūpinosi Jonathanu ir leido pažinti jo genomą.

Daugiau gerų žinių apie gyvūnus rasite emo.lt.