Аннотация:
Гигантская черепаха, прожившая, по оценкам, 194 года, может помочь ученым раскрыть тайны биологического старения. Исследователи провели геномный и эпигенетический анализ Джонатана, гигантской сейшельской черепахи, самого долгоживущего наземного животного в мире, и обнаружили, что она имеет 287 уникальных генетических вариаций, включающих важные биологические процессы, такие как восстановление повреждений ДНК, контроль воспаления, регуляция инсулина и подавление рака. Еще более удивительным является то, что, хотя Джонатану почти два столетия, некоторые генетические переключатели в его организме, ответственные за регуляцию восстановления ДНК и метаболизма, все еще находятся в том же состоянии, что и у его более молодых собратьев.
Это исследование провела Калель, американская некоммерческая организация, занимающаяся исследованием долголетия, и соответствующие результаты были опубликованы в журнале Science Advances 7 октября 2026 года. Исследователи полагают, что эти результаты помогают понять, почему некоторые животные могут жить намного дольше, чем люди, а также могут дать новые подсказки для будущих исследований старения человека и хронических заболеваний.
Джонатан родился в 1832 году. По этой оценке, он родился, когда Чарльз Дарвин был еще молодым исследователем, а королева Виктория еще не взошла на трон. Сегодня Джонатан является одним из самых долгоживущих наземных животных, известных в мире, и самой долгоживущей гигантской черепахой, достоверные данные подтверждают его чрезвычайно преклонный возраст.
В 1882 году Джонатана перевезли с Сейшельских островов на остров Святой Елены в Южной Атлантике в качестве подарка тогдашнему губернатору острова. Он прибыл полностью взрослым. С тех пор он жил во дворе официальной резиденции губернатора Plantation House в течение 144 лет, став свидетелем почти полуторавековых исторических изменений.
Долголетие Джонатана давно интриговало исследователей. Сами гигантские черепахи Альдабры известны своей продолжительностью жизни: некоторые особи могут жить более 100 лет, но предполагаемый возраст Джонатана намного старше, чем средний возраст представителей его вида. Ученые надеются найти биологические механизмы, которые смогут объяснить такое чрезвычайное долголетие, изучая его генетические характеристики.
В этом исследовании не только была проанализирована последовательность ДНК Джонатана, но и впервые систематически изучен эпигеном гигантской черепахи. В отличие от последовательности ДНК, определяющей генетическую информацию организмов, эпигеном включает химические метки, прикрепленные к ДНК или родственным структурам. Эти теги могут влиять на время включения и выключения генов, а также на силу активности генов.
ДНК можно понимать как книгу, содержащую полные жизненные инструкции, а эпигенетические метки подобны заметкам на страницах книги, сообщающих клеткам, что и при каких обстоятельствах читать. С возрастом эти регуляторные маркеры имеют тенденцию меняться, и закономерности регуляции в некоторых регионах постепенно теряют свою первоначальную регулярность, что влияет на функцию клеток. Это изменение считается важным компонентом биологического старения.
Исследовательская группа сравнила эпигеном Джонатана с эпигеномом других гигантских черепах Альдабры и обнаружила необычный феномен: хотя Джонатану почти 200 лет, некоторые из его генных регуляторных областей, связанных с восстановлением ДНК и энергетическим метаболизмом, все еще сохраняют характеристики, аналогичные характеристикам более молодых особей.
Джастин Герлах, исследователь из Питерхаус-колледжа Кембриджского университета, принимавший участие в исследовании, сказал, что механизм регуляции генов, отвечающий за регулирование производства энергии и восстановления ДНК, продемонстрировал удивительную стабильность на протяжении почти двух столетий жизни Джонатана.
Ремонт ДНК имеет решающее значение для поддержания жизни. Клетки будут продолжать наносить повреждения во время нормальных метаболических процессов, а внешняя среда также может вызывать изменения в ДНК. Если эти повреждения невозможно устранить вовремя, они могут постепенно накапливаться, влиять на нормальную работу клеток и даже увеличивать риск таких заболеваний, как рак.
Механизмы регуляции генов, связанные с репарацией ДНК, могут помочь клеткам сохранять свои способности к восстановлению. Если эти регуляторные механизмы останутся относительно стабильными в течение долгой жизни, это теоретически может помочь уменьшить некоторые возрастные клеточные дисфункции. Однако это не означает, что все клетки Джонатана не состарились, и нельзя сделать вывод, что способность к репарации ДНК является единственной причиной его долголетия.
Исследователи также обнаружили, что у Джонатана 287 уникальных генетических мутаций. Эти варианты участвуют во многих биологических процессах, связанных с продолжительностью жизни, включая восстановление повреждений ДНК, регуляцию воспалительных реакций, контроль процессов, связанных с инсулином, и ингибирование образования опухолей.
Инсулин — важный гормон, который помогает регулировать уровень сахара в крови и участвует в клеточном энергетическом обмене. Связанные с инсулином сигнальные пути также участвуют в регуляции роста, метаболизма и продолжительности жизни у различных животных. Поэтому исследователи сосредоточились на генетических характеристиках Джонатана в этой области, надеясь понять, помогают ли эти изменения поддерживать относительно стабильные физиологические функции на протяжении всей его долгой жизни.
Митохондрии также являются одним из направлений исследований. Митохондрии отвечают за обеспечение большей части энергии, необходимой клеткам, и на их функцию могут влиять такие факторы, как старение, стресс окружающей среды и повреждение клеток. Считается, что снижение функции митохондрий связано с множеством возрастных заболеваний. Таким образом, механизм, который может поддерживать стабильную экспрессию генов, связанных с митохондриями, может стать важной отправной точкой для понимания чрезвычайного долголетия.
Исследовательская группа также сосредоточилась на функциях, связанных с теломерами. Теломеры расположены на концах хромосом и защищают их структуру. Теломеры у многих организмов постепенно укорачиваются по мере деления клеток, а механизм поддержания теломер связан со старением клеток и некоторыми заболеваниями. Некоторые из генетических вариаций Джонатана связаны с родственными биологическими путями, что дает ключ к дальнейшим исследованиям механизма долголетия гигантских черепах.
Стоит отметить, что наличие 287 уникальных генетических мутаций не означает, что ученые доказали, что эти мутации могут напрямую продлевать жизнь животных. Исследование выявляет генетические характеристики, которые связаны с соответствующими биологическими процессами, а их фактические эффекты все еще требуют дальнейшей экспериментальной проверки. Генетические вариации могут влиять на определенные клеточные процессы, но продолжительность жизни организма в конечном итоге зависит от множества генетических, экологических и физиологических факторов.
Исследование также выявило еще один важный вывод: некоторые эпигенетические метки Джонатана не показали очевидных изменений, которые обычно можно было бы ожидать с возрастом.
Исследователи сосредоточились на энтропии метилирования ДНК. Этот показатель измеряет, насколько неупорядочен характер метилирования ДНК в определенной области. Метилирование является одним из важных механизмов эпигенетической регуляции и может влиять на активность генов. С возрастом характер метилирования некоторых регуляторных областей генов может постепенно становиться нерегулярным, поэтому связанные с этим изменения могут стать отправной точкой для изучения биологического старения.
Исследовательская группа обнаружила, что в определенных регионах регуляции генов, связанных с долголетием, энтропия метилирования Джонатана была ниже, чем у всех гигантских черепах, протестированных в этом исследовании, и только у 5-летнего только что вылупившегося детеныша было показано более низкое значение. Это означает, что структура регуляции некоторых ключевых генов в организме Джонатана все еще сохраняет характеристики, более близкие к характеристикам молодого человека.
Однако это не означает, что весь эпигеном Джонатана остается молодым. Исследователи отметили, что большинство регуляторных областей ДНК все еще демонстрируют изменения, соответствующие пожилому возрасту, и только некоторые области, связанные с важной жизнедеятельностью, кажутся особенно стабильными.
Эта местная стабильность может иметь важные последствия. Старение не означает, что все части тела изменяются с одинаковой скоростью, но то, что разные ткани, клетки и биологические процессы представляют собой сложные траектории изменений. Если определенные ключевые регуляторные механизмы смогут оставаться стабильными в течение длительного времени, это может помочь организмам продолжать поддерживать некоторые важные клеточные функции в пожилом возрасте.
Исследователи полагают, что долголетие Джонатана может быть обусловлено совместным действием двух факторов: с одной стороны, он обладает определенными генетическими характеристиками, которые могут способствовать здоровой продолжительности жизни; с другой стороны, некоторые ключевые механизмы регуляции генов не демонстрируют явных нарушений, которые обычно ожидаются в течение долгой жизни.
Это также делает гигантских черепах важным объектом изучения старения. Эти животные имеют чрезвычайно долгую продолжительность жизни по сравнению с людьми, но при этом способны сохранять подвижность в течение длительного периода времени. Сравнивая геномы и эпигеномы разных видов, ученые надеются найти общие механизмы, которые могли бы объяснить различия в продолжительности жизни.
Однако существуют очевидные ограничения в изучении таких чрезвычайно долгоживущих людей, как Джонатан. Его возраст, хотя и подтвержден историческими записями, все еще является приблизительным, и был изучен только один. Исследователи пока не уверены, являются ли обнаруженные генетические и эпигенетические черты механизмами долголетия, общими для гигантских черепах Альдабры, или они уникальны для Джонатана.
Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо в будущем изучить больше гигантских черепах разного возраста и сравнить соответствующие данные с другими животными-долгожителями. Только обнаружив устойчивые закономерности у большего числа людей и видов, ученые смогут более уверенно судить о том, какие биологические механизмы действительно причинно связаны с долголетием.
Исследовательская группа надеется, что эти результаты в конечном итоге помогут исследованиям в области здоровья человека. Стивен Кларк, основатель и старший автор Kallel, принимавший участие в исследовании, сказал, что природа разработала различные способы борьбы со старением в ходе длительного эволюционного процесса, а геном Джонатана может служить отправной точкой для понимания того, как клетки сопротивляются повреждениям.
Старение является важным фактором риска многих хронических заболеваний. Риск сердечно-сосудистых заболеваний, рака и различных нейродегенеративных заболеваний обычно увеличивается с возрастом. Поэтому, если ученые смогут понять, как некоторые долгоживущие животные поддерживают восстановление ДНК, контролируют воспаление и стабилизируют клеточный метаболизм, они могут найти новые направления исследований для изучения способов замедления возрастного функционального упадка.
Однако от генетических особенностей гигантских черепах до методов борьбы со старением для людей еще далеко. Между черепахами и людьми существуют существенные различия с точки зрения физиологического строения, метаболических характеристик и механизмов регуляции продолжительности жизни. Эффект, который определенная генетическая мутация может оказать на гигантских черепах, не означает, что она может оказать такое же воздействие на людей.
В настоящее время это исследование не привело к созданию лекарств или методов лечения против старения, которые можно было бы использовать непосредственно на людях. Исследователи получили набор генетических и эпигенетических данных, заслуживающих дальнейшей проверки, а не проверенный метод увеличения продолжительности жизни человека.
Тем не менее, случай Джонатана по-прежнему имеет важное научное значение. Это предполагает, что чрезвычайное долголетие может зависеть не только от наличия благоприятных генов, но также может быть связано со способностью организма поддерживать ключевые клеточные механизмы на протяжении долгих лет. Изучая эти механизмы, ученые смогут лучше понять, почему некоторые организмы способны противостоять некоторым эффектам старения.
Почти два столетия жизни открыли Джонатану уникальную возможность взглянуть на биологическое старение. Характеристики его ДНК и механизмов регуляции генов предоставили ученым новые направления исследований, но для того, чтобы по-настоящему раскрыть причинно-следственную связь, лежащую в основе долголетия, все еще необходимы дополнительные эксперименты и межвидовые сравнения. На людях это исследование еще далеко от лечения, продлевающего жизнь, но оно дает новые ключи к пониманию того, как происходит старение и можно ли в некоторой степени замедлить этот процесс.
Комментарии