Как далеко вы готовы зайти, чтобы увеличить продолжительность своей жизни на 500%? Один вид муравьёв участвует в жестоких драках в масштабах всей колонии, чтобы заменить недавно умерших королев, и победитель в конечном итоге не только занимает трон, но и значительно увеличивает свою продолжительность жизни.
После смерти королевы индийские прыгающие муравьи (Harpegnathos saltator) сражаются, чтобы определить, кто из них займёт место королевы. Завоевание короны означает больше, чем только откладывание яиц — это также означает, что их жизнь будет на 500% дольше, чем у среднестатистического рабочего муравья. Теперь учёные, возможно, точно определили, как такие правящие псевдокоролевы королевы (и обычные матки) замедляют своё старение.
Секрет кроется в белке под названием Imp-L2, который противодействует некоторым эффектам инсулина в организме так назіваемой суррогатной королевы муравьёв, согласно новому исследованию, опубликованному в четверг (1 сентября) в журнале Science.
В целом, гормон инсулин помогает направлять сахар из кровеносной системы в клетки, где его можно использовать в качестве топлива. Суррогатным королевам — официально известным как псевдокоролевы или гамэргаты, в честь греческого слова, означающего «женатый работник», а не женоненавистнической кампании онлайн-травли GamerGate, — необходимо увеличить выработку инсулина, чтобы справиться с огромным количеством пищи, которую они должны потреблять.
«Если вы хотите производить яйца, вам нужно много инсулина, потому что вы постоянно едите», — сказал Live Science соавтор Клод Десплан (Claude Desplan), профессор биологии и нейробиологии в Нью-Йоркском университете.
И хотя это необходимо, этот приток инсулина теоретически имеет подвох: помимо того, что он помогает транспортировать сахар в клетки, инсулин запускает несколько цепных молекулярных реакций, некоторые из которых способствуют процессу старения. В частности, «Сигнальный путь AKT», который участвует во многих клеточных функциях, начиная от метаболизма и заканчивая выживанием клеток, может быть активирован инсулином и уже давно связан со старением и возрастными заболеваниями.
Итак, если псевдокоролева начинает вырабатывать огромное количество инсулина, теоретически она должна стареть быстрее, чем среднестатистический рабочий муравей, который вырабатывает не так много данного гормона.
«Однако в случае с этими муравьями всё наоборот», — сказал Десплан.
Средняя продолжительность жизни типичного рабочего муравья составляет приблизительно 8 месяцев, в то время как псевдокоролевы могут жить около трёх лет и трёх месяцев.
«Это огромное увеличение продолжительности жизни», — отметил он.
И что интересно, если псевдокоролеву поместить в другую колонию с уже установленным правителем, она снова станет обычным работником, сказал Десплан. Такие бывшие псевдокоролевы называются «ревертантами», и их продолжительность жизни аналогична продолжительности жизни рабочих. Каким-то образом только королевам и псевдокоролевам, несмотря на весь их инсулин, удаётся жить настолько долго.
Чтобы разрешить этот очевидный парадокс, Десплан объединился со своим давним коллегой Дэнни Рейнбергом (Danny Reinberg), профессором биохимии и молекулярной фармакологии в Медицинской школе Гроссмана при Нью-Йоркском университете.
Их команда взяла образцы тканей рабочих, ревертантов и псевдокоролев Harpegnathos saltator, сосредоточив внимание на тканях, участвующих в метаболизме и размножении. К ним относились головной мозг, яичники, жировое тело, орган, похожий на печень человека, и жировая ткань (жир). Используя технику, называемую объёмным секвенированием РНК, команда учёных проанализировала, какие белки синтезируются в отобранных образцах тканей. Молекулярная родственница ДНК, РНК несёт генетические инструкции о том, как синтезировать белки, переправляя эти чертежи из командного центра клетки в один из участков синтезирования белка в клетке.
Изучив эти инструкции РНК, команда специалистов обнаружила, что, по сравнению с рабочими и ревертантами, псевдокоролевы производят гораздо больше инсулина в мозге и начинают производить больше жира и вителлогенина — предшественника яичного желтка — в жировом теле. Часть этих ресурсов из жирового тела транспортировалась в яичники для поддержки яйцекладки, а часть жира использовалась для выработки уникального феромона, выделяемого только матками и псевдокоролевами. (Именно исчезновение этого феромона в гнезде побуждает рабочих муравьёв к дуэли после смерти их королевы.)
Поскольку псевдокоролевы вырабатывают больше инсулина, их яичники растут и развиваются, чтобы они могли нести яйца. Инсулин направляет этот процесс созревания яичников через «сигнальный путь MAPK», ещё одну цепочку химических реакций, которые могут запускаться инсулином. В то же время, как обнаружила команда, яичники вырабатывают Imp-L2, который по существу блокирует сигнальный путь АКТ, который в противном случае мог бы вызвать у псевдокоролевы быстрое старение.
Команда определила, что Imp-L2, выделяемый яичниками, также проникает в жировую ткань и обеспечивает антивозрастной щит и для этого органа.
«Две основные ветви пути передачи сигналов инсулина — МАРК и АКТ — по-видимому, по-разному регулируют фертильность и продолжительность жизни, при этом повышенная передача сигналов в одной способствует размножению у псевдокоролев, а снижение передачи сигналов в другой соответствует их увеличенной продолжительности жизни», — сказал Рейнберг в заявлении.
Следующим шагом команды будет понимание того, как Imp-L2 блокирует только путь, связанный со старением, а не путь, связанный с репродукцией, сказал Десплан в интервью Live Science. Они планируют изучить действие белка, блокирующего инсулин, на других насекомых, включая плодовых мушек, а затем, в конечном итоге, и на млекопитающих.
«Мы точно не знаем, что произойдёт, — признался Десплан. — Мухи и муравьи не совсем похожи друг на друга.»
И ещё труднее предсказать, будут ли омолаживающие свойства, которые Imp-L2 предоставляет индийским прыгающим муравьям, распространяться на ненасекомых, таких как млекопитающие, отметил он.
