Dalam warbler Seychelles, panjang telomere semakin berkurangan pada tahun-tahun yang baik • Alexey Opaev • Berita sains mengenai "Unsur" • Genetik, Ornitologi

Dalam warbler Seychelles, panjang telomere semakin berkurangan pada tahun-tahun yang baik.

Rajah. 1. Pulau Tropika Sepupu (Pulau Cousin, Seychelles) hanya 34 hektar. Penyayang perang Seychellois hidup di sini. Foto dari www.glispa.org dan jonathanhornbuckle.webs.com

Hujung kromosom – telomer – memainkan peranan utama dalam melindungi DNA daripada kerosakan. Semasa hayat, panjang telomeres secara beransur-ansur dikurangkan. Ini membawa kepada pengumpulan mutasi berbahaya, yang mungkin memainkan peranan dalam proses penuaan. Pengurangan telomer adalah tipikal untuk kedua-dua orang dan haiwan, termasuk burung kecil – penyerang Seychelles. Dalam warbler, penurunan telomer secara beransur-ansur semasa hidup dikaitkan dengan banyak makanan: semakin banyak makanan, semakin lama telomeres (dan bahkan mungkin meningkat!). Pada gilirannya, semakin panjang panjang telomere burung yang diberikan, semakin lama ia akan hidup. Tetapi tahun-tahun kelaparan yang sukar tidak menyumbang kepada kemunculan warbler lama.

"Elemen" telah membincangkan penuaan. Di bawah penuaan ini biasanya difahami perubahan berkaitan umur yang mengurangkan kelangsungan hidup (survival adalah bahagian individu yang hidup hingga usia n+1 berbanding bilangan umur individu n). Nampaknya, pergantungan hidup pada usia adalah ciri semua organisme multiselular.Sifat ketergantungan ini adalah spesies tertentu: sesetengah haiwan hidup lebih lama daripada yang lain, walaupun berkaitan dengannya. Sebagai contoh, di kalangan umur panjang tikus dibezakan oleh pembedahan telanjang, dan di kalangan primata oleh manusia (lihat. Apa penangkap telanjang dan monyet telanjang mempunyai persamaan? "02.28.2018)

Nampaknya, penuaan adalah proses yang diprogramkan yang boleh berubah hanya dalam kerangka yang sempit dan dari mana seseorang tidak dapat melarikan diri. Jadi, cacing itu Caenorhabditis elegans adalah mungkin untuk memanjangkan atau memendekkan kehidupan secara buatan, tetapi secara umum, sifat pergantungan hidup pada usia tidak akan berubah (lihat Worm Caenorhabditis elegans penuaan adalah mudah untuk melambatkan atau mempercepatkan, tetapi sukar untuk mengubah trajektorinya, "Elemen", 02.02.2016).

Adapun sebab-sebab penuaan, masih banyak yang tidak jelas. Walau bagaimanapun, ramai (tetapi tidak semua) penyelidik menganggap pengumpulan kerosakan molekul dalam sel menjadi penyebab utama penuaan. Ini adalah pencabulan ekspresi gen, pengumpulan mutasi somatik, perubahan dalam kepekatan pelbagai metabolit, dan sebab-sebab lain (lihat. Ekstrak dari saudara-saudara lama mempercepat penuaan, "Elemen", 02.20.2017). Kerosakan terkumpul dengan usia secara beransur-ansur.Daripada ini, cara perlindungan terhadap kerosakan molekul dapat memainkan peranan penting dalam memanjangkan hayat sel (dan organisma). Untuk salah satu daripada mekanisme ini adalah telomer yang bertanggungjawab – bahagian akhir kromosom.

Telomeres memainkan peranan penting dalam mengehadkan bilangan bahagian sel dan melindungi DNA daripada kerosakan. Ini adalah segmen-segmen DNA di mana urutan pendek beberapa nukleotida diulangi berkali-kali (ulangan tandem pendek adalah sama di semua vertebrata: ini ialah TTAGGG). Telomere berfungsi lebih baik, lebih lama lagi. Malangnya, panjang telomer dalam sel menurun semasa hidup, termasuk pada manusia (Rajah 2).

Rajah. 2 Panjang telomeres purata dalam leukosit orang bergantung kepada umur mereka. Data diambil dari banyak kajian, beberapa di antaranya menganalisis lelaki dan wanita bersama-sama, dan lain-lain – secara berasingan. Gambar dari artikel A. Mezzinler et al. 2013. Semakan sistematik panjang dan umur telomere leucocytes pada orang dewasa

Oleh itu, adalah logik untuk menganggap peranan penting telomeres dalam penuaan, termasuk pada manusia: ini ditunjukkan oleh teori penuaan telomerik (lihat Penuaan Selular, serta Phenoptosis, atau kematian Program organisma, Kimia dan Kehidupan, No. 11, 2002, dan Fisiologi dan Perubatan – 2009, "Unsur", 10.10.2009).Mengurangkan panjang telomeres membawa kepada hakikat bahawa DNA sepadan lebih mudah terdedah kepada kerosakan. Di samping itu, panjang telomer mengehadkan bilangan bahagian sel dan, dengan itu, hayat sel: ia diketahui dari eksperimen bahawa sel tanpa telomeres tidak dapat wujud dan mati walaupun semasa pertumbuhan. Salah satu sebab utama pemendekan telomeres dengan usia (lebih tepatnya, bergantung kepada bilangan bahagian sel tertentu) adalah di bawah replikasi DNA terminal. Oleh sebab itu, panjang telomeres dikurangkan oleh beberapa nukleotida dengan setiap pembahagian sel.

Di bawah replikasi DNA terminal

Masalah di bawah replikasi datang dari ciri-ciri proses replikasi DNA dalam eukariota. Menyelaraskan polimerase DNA enzim DNA rantai DNA. Walau bagaimanapun, polimerase DNA tidak dapat mensintesis satu salinan DNA dari awal lagi – ia hanya boleh menambah nukleotida kepada kumpulan 3'-hidroksil yang sedia ada (di satu pihak, rantai DNA mempunyai fosfat pada hujungnya dan ini biasanya 5 ', di sisi lain, OH akhir ialah 3 '; proses transkripsi bermula dari 5'- hingga 3'-akhir). Oleh itu, polimerase DNA memerlukan primer (primer). Ia dicipta oleh enzim primase, yang mensintesis fragmen RNA (primer) pada templat DNA, dari mana polimerase DNA mula berfungsi.Primer kemudian dikeluarkan, dan jika ia berada di penghujung rantai, DNA baru tidak muncul di tempatnya. Itulah sebabnya dalam setiap kitaran pembahagian sel telomere (DNA terminal) dipendekkan oleh beberapa (3-6) nukleotida.

Walau bagaimanapun, semuanya tidak begitu mudah. Hakikatnya adalah bahawa pemendekan telomer semasa hidup, pertama, berlaku tidak sekata. Dan kedua, ia mungkin bergantung kepada keadaan luaran. Mekanisme molekul ini masih kurang difahami. Selain itu, hampir tidak terdapat data sebenar mengenai kesan keadaan hidup pada telomeres. Baru-baru ini, sekumpulan saintis antarabangsa yang telah mempelajari peramal Seychelles selama bertahun-tahun (Acrocephalus sechellensis).

Warbler Seychelles hanya tinggal di beberapa pulau di kepulauan tropika Seychelles. Pada abad yang lalu, spesies ini hampir pupus: pada tahun 1968 hanya 26 burung ditemui yang tinggal di Pulau Cousin. Sekarang, terima kasih kepada langkah-langkah yang diambil untuk perlindungan, terdapat lebih daripada 2500 burung. Anda boleh bertemu dengan mereka bukan sahaja pada Sepupu, tetapi juga di beberapa pulau yang berdekatan, di mana para warbler telah dipindahkan secara buatan.

Sekarang pulau sepupu – rizab. Warbler Seychelles telah belajar di sini sejak tahun 1986. Kebanyakan burung ditandai secara individu, banyak dari lahir,iaitu saintis boleh mengesan nasib mereka dari kelahiran hingga mati (burung tinggal selama purata 5.5 tahun). Untuk kajian ini, burung secara berkala (beberapa kali sepanjang hayat) mengambil sampel darah untuk analisis. Panjang relatif telomer dalam setiap sampel ditentukan menggunakan kaedah PCR kuantitatif (tindak balas rantai polimerase), yang juga dipanggil PCR masa nyata. PCR kuantitatif digunakan untuk menguatkan dan mengukur jumlah (tumpuan) pada urutan nukleotida tertentu dalam sampel DNA. Dalam kajian ini, jumlah DNA telomerik ditentukan berbanding dengan kawalan – gen GAPDH (kerana bilangan nukleotida gen ini bagi setiap kromosom adalah tetap). Jumlah DNA telomerik berbanding dengan jumlah DNA gen kawalan dipanggil panjang telomere relatif. Bahan yang dikaji adalah luas: para penyelidik menganalisis 1057 sampel yang diambil dari 402 burung.

Ternyata di warbler Seychelles, panjang telomere sebenarnya berkurangan sepanjang hayat (Rajah 3, a, c). Dalam kes ini, pengurangan paling cepat berlaku pada tahun-tahun pertama kehidupan – dalam tempoh pemuda burung.Sebelum itu, dalam kerja-kerja 2013, kumpulan penulis yang sama menunjukkan bahawa semakin panjang telomere individu ini, semakin besar kemungkinannya ia tidak akan hidup sehingga tahun depan (Gambarajah 3, d) (lihat EL Barrett et al., 2013). Panjang dan dinamika Telomere meramalkan kematian dalam kajian longitudinal liar). Tetapi walaupun kebarangkalian untuk bertahan tahun depan bergantung kepada panjang telomer, praktiknya tidak bergantung pada usia burung!

Rajah. 3 Di atas – Panjang telomeres dari warbler Seychelles bergantung kepada umur: keseluruhan sampel (a) dan dalam kohort berbeza (untuk setiap umur secara berasingan), ditunjukkan warna yang berbeza (b). Turun di bawah – Panjang telomeres mutlak (dalam bilangan pasangan asas) set kromosom diploid bergantung kepada umur (dalam) dan panjang telomer warblers, mati (yeah) dan tidak mati (tidak) pada tahun tertentu (g). Gambar atas (ab) dari artikel dalam perbincangan Jurnal Ekologi Haiwan, gambar bawah (dalamg) – dari artikel oleh E.L. Barrett et al., 2013. Telomere panjang dan dinamik kajian longitudinal

Menganalisis pemberontak dari kohort berbeza (iaitu, mereka yang dilahirkan pada tahun-tahun yang berbeza), saintis telah mengenal pasti perbezaan dalam dinamika pengurangan panjang mereka dengan umur (Gambarajah 3, b). Ini menunjukkan panjang telomere bergantung kepada faktor luaran. Hakikatnya ialah iklim di Seychelles tidak tetap. Tahun-tahun dengan hujan lebat digantikan dengan tempoh kering.Semasa musim kemarau, jumlah serangga – makanan utama warblers – dikurangkan, dan burung mempunyai masa yang sukar. Tetapi dalam tahun-tahun yang lembap kesejahteraan mereka berjaya. Sesungguhnya, panjang telomer purata panjang lebih lama bertahun-tahun dengan banyaknya serangga relatif besar (Rajah 4). Ternyata dalam tahun-tahun "lemak", panjang telomeres berkurang lebih perlahan.

Rajah. 4 Panjang telomere relatif Seychelles warblers bergantung kepada banyak serangga (ia dikira dengan purata bilangan serangga yang ditemui per permukaan daun pada musim yang berbeza tahun). Jadual dari artikel dalam perbincangan Jurnal Ekologi Haiwan

Oleh itu, ternyata, di Seychelles warblers, panjang telomere dikaitkan dengan kelangsungan hidup (Rajah 3, d) dan berkurangan semasa hayat (Rajah 3, a, c), sementara kadar pengurangan panjangnya bergantung kepada banyak makanan (Gambarajah 4 ). Keputusan ini menunjukkan bahawa, dalam burung liar, "betul" (= berlimpah) makanan menyumbang kepada peningkatan jangka hayat. Tetapi tahun-tahun kelaparan yang sukar tidak menyumbang kepada kemunculan centenarians. Ia adalah penasaran bahawa ini secara langsung bercanggah dengan data lain, mengikut kehidupan yang memanjangkan puasa (lihat Puasa Menentang Penuaan, Unsur, 27 Februari 2007, dan Jika Anda Tidak Boleh Jalankan, Mekanik Popular, No. 11, 2014).Mungkin hakikatnya, para pemberontak memanjangkan sebahagian kehidupan dengan beberapa "keadaan yang baik" kehidupan. Dan banyaknya serangga – sama ada itu salah satu daripada keadaan ini, atau berkait rapat dengan keadaan seperti itu. Oleh itu, bercakap mengenai kegunaan "keramaian" terlalu awal.

Menghairankan, keadaan yang baik bahkan boleh memanjangkan telomer! Salah satu daripada hasil yang menarik dalam kajian ini ialah telomeres individu sebenarnya boleh dipanjangkan. Ini boleh dilihat di rajah. 3, a, di mana titik yang sepadan dengan satu pemain warbler (dalam tahun yang berbeza) disambungkan dengan baris.

Mekanisme molekul tertentu hubungan yang dikenal pasti masih kurang difahami. Ia hanya dianggap bahawa pengurangan telomer pada masa awal kehidupan yang lebih pesat (lihat Rajah 3, b) dikaitkan dengan pembahagian sel yang dipercepatkan semasa tempoh kematangan badan ini.

Sumber: Lewis G. Spurgin, Kat Bebbington, Eleanor A. Fairfield, Martijn Hammers, Jan Komdeur, Terry Burke, Hannah L. Dugdale, David S. Richardson. Perubahan spasi-temporal dalam dinamika telomere sepanjang hayat dalam kajian ekologi jangka panjang // Jurnal Ekologi Haiwan. 2018. V. 87. P. 187-198.

Alexey Opaev


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: