Nestling ikan-ikan lama dilahirkan dengan telomeres yang dipendekkan, berkembang dengan cepat, mati awal • Polina Loseva • Berita sains mengenai "Unsur" • Genetik, Ornitologi, Biologi Pengembangan

Nestling ikan lama dilahirkan dengan telomer yang lebih pendek, berkembang cepat, mati lebih awal

Rajah. 1. Di sebelah kiri – Tanduk Zebra, lelaki (ke kiri) dan wanita. Di sebelah kanan – model komputer kromosom, merah laman telomerik diserlahkan. Imej dari pinterest.com dan betterfamilyhealth.org

Panjang telomeres – bahagian akhir kromosom – menentukan keupayaan sel untuk membahagikan. Dengan kekurangan telomer, proses penuaan sering dikaitkan. Walau bagaimanapun, masih tidak diketahui sama ada "usia tua" badan diwarisi. Dalam percubaan pada zebra, penyelidik mengukur panjang telomere keturunan ibu bapa dari berbagai usia. Ternyata lebih tua burung-burung, telomer pendek anak ayam, tetapi pada masa yang sama mereka tumbuh dan berkembang lebih cepat daripada yang lain.

Pada tahun 1947, Albert Lansing melakukan eksperimen pada rotifers dan mendapati bahawa anak-anak puting muda hidup lebih lama daripada keturunan yang lama (A. I. Lansing, 1947. Faktor yang Boleh Dihantar, Kumulatif, dan Reversibel dalam Penuaan). Fenomena ini dipanggil kesan lansing, dan sepanjang dekad akan datang mereka berjaya mengujinya pada pelbagai organisma lain, termasuk vertebrata. Malah mengenai manusia, kita tahu bahawa pada anak-anak bapa yang lebih tua, kejayaan reproduktif lebih lemah, dan kehidupan lebih pendek (R. C Arslan et al., 2017. Anak-anak bapa yang lebih tua). Pengaruh ibu jauh lebih lemah di sini.Walau bagaimanapun, perlu diingat bahawa penyelidikan terhadap orang sentiasa terhalang oleh banyak faktor: keadaan dalam masyarakat, keadaan perubatan, daya majeure (bencana dan epidemik), dan sebagainya. Walaupun anda belajar saudara-saudari yang lahir dari ayah yang sama pada tahun-tahun yang berlainan, sukar untuk memastikan keadaan hidup mereka sama. Walau bagaimanapun, dalam banyak haiwan lain, eksperimen yang digunakan lebih mudah, kesan Lansing telah disahkan. Ini menimbulkan persoalan: apakah mekanisme yang mendasarinya? Sifat apa yang disampaikan oleh ayah yang sudah tua? Dan dengan serta-merta kecurigaan jatuh pada telomeres.

Telomeres adalah segmen DNA yang terletak di hujung kromosom dan terdiri daripada urutan nukleotida yang mengulangi yang tidak membawa maklumat genetik. Dengan setiap pembahagian sel, telomere memendekkan (lihat pemendekanan telomere) – ini adalah apa yang dipanggil "masalah akhir-replikasi" – mesin molekul sel tidak dapat menyalin tip-tip DNAnya. Kawasan tidak disalin ini dimusnahkan, dan seluruh benang menjadi lebih pendek.

Telomeres bekerja sebagai penyangga, melindungi bahagian-bahagian semantik DNA dan menghalang mereka daripada runtuh. Sel-sel boleh menjejaki panjang telomer mereka.DNA berakhir membentuk gelung yang mana protein tertentu dikaitkan. Apabila gelung dipendekkan, protein ini dibebaskan dan menghalang pembahagian sel. Pada satu ketika, apabila telomeres menjadi terlalu pendek, sel tidak lagi boleh dibahagikan. Untuk menyelamatkan sel, ada telomerase enzim yang melengkapkan kawasan telomerik. Walau bagaimanapun, ia tidak aktif dalam semua organisma dan bukan dalam semua organ. Sebagai contoh, dalam orang dewasa – hanya dalam sel stem.

Pengurangan telomere dipercayai salah satu penyebab penuaan (lihat. Sangkar telur pengorek telanjang tidak berumur seperti sel tikus, Elemen, 28 Februari 2018). Sel-sel kehilangan keupayaan mereka untuk membahagikan, jadi badan semakin sukar untuk pulih dari kerosakan. Adalah logik untuk menganggap bahawa organisme yang lebih tua, yang lebih pendek telomer dalam sel-selnya. Dan juga – bahawa lebih pendek telomer di kromosom diwarisi oleh keturunan, lebih pendek tempoh hidupnya.

Walau bagaimanapun, data eksperimen menunjukkan keputusan tidak konsisten. Pertama, tiada korelasi yang jelas antara panjang telomere dan jangka hayat. Sebagai contoh, pada tikus, telomerase berfungsi sepanjang hayatnya, dan pada manusia, ia berfungsi hanya dalam sel individu, tetapi pada masa yang sama, orang hidup dengan lebih lama lagi.Kedua, tidak ada bukti yang jelas bahawa telomeres memendekkan seluruh tubuh dengan usia. Ini boleh berlaku dalam sel dan tisu individu. Tetapi hubungan antara panjang telomeres purata dan umur atau mortaliti hanya didapati pada orang berusia lebih 60 tahun, sebelum itu sukar untuk mengenal pasti corak apa pun. Walaupun dalam sel-sel kanser yang boleh dianggap abadi, telomeres tidak selalunya lebih lama daripada yang sihat. Selain itu, telomer panjang percubaan selalunya merosakkan sel-sel tumor (J.P. de Magalhães, J.F. Passos, 2018. Tekanan, penuaan sel dan penuaan organisma). Ketiga, panjang telomeres tidak hanya dapat menurun, tetapi juga meningkat selama hidup. Sebagai contoh, sebagai tindak balas kepada keadaan alam sekitar yang menggalakkan dalam burung (lihat Inblade Seychelles, panjang telomer berkurangan lebih perlahan dalam tahun-tahun penuh, "Elements", 03/05/2018).

Tetapi walaupun kita mengambil panjang telomeres sebagai penanda penuaan, bolehkah ia diwarisi? Ia masih tidak diketahui sama ada panjang telomere bapa boleh menjejaskan panjang telomere keturunan, dan sama ada kehidupan masa depan mereka bergantung kepadanya. Penulis artikel yang sedang dibahas membahas kajian mengenai zebrovina. Ia diketahui dengan pasti tentang mereka bahawa panjang telomere berkurangan semasa hidup, dan telomer pendek dalam anak ayam, yang lebih singkat dalam hidupnya (B.J. Heidinger et al., 2012. Telomere panjang ramalan hidup).Tetapi tiada apa yang diketahui mengenai warisan sifat ini. Semasa percubaan, wanita yang sama umur (untuk menghapuskan pengaruh usia ibu) dikawinkan dengan anak muda (4 bulan) dan tua (4 tahun) laki-laki (jangka hayat purata dari 5 tahun ini). Kemudian telur diinkubasi di bawah keadaan standard yang sama dan panjang telomere diukur secara berkala.

Ternyata anak-anak bapa tua hidup jauh lebih rendah daripada rakan sebaya mereka (Rajah 2). Dalam tempoh dua tahun, mereka semua meninggal dunia, manakala separuh daripada anak-anak ayah muda masih hidup.

Rajah. 2 Kadar survival anak ayam muda bergantung kepada usia. Horizontally – hari selepas penetasan, menegak – peratusan anak ayam yang masih hidup. Garis biru – anak-anak bapa muda, biru – anak-anak bapa tua. Imej dari artikel yang sedang dibincangkan

Panjang telomeres dalam ayam ditentukan oleh kaedah berikut. Mengukur bilangan DNA yang berbeza dalam sel. Jumlah DNA telomerik dan jumlah DNA gen kawalan diukur secara berasingan. Kawalan gen dipilih unik (iaitu, ia hanya bertemu sekali dalam setiap set kromosom), jadi bilangannya sama dengan jumlah set DNA dalam sel. Dan DNA telomerik mengandungi banyak ulangan.Oleh itu, dengan membahagikan jumlah telomeric DNA dengan jumlah gen kawalan, seseorang dapat lebih kurang memahami berapa banyak ulangan DNA telomerik dalam setiap set kromosom, yang memberikan anggaran panjangnya. Dan panjang ini ternyata berkaitan dengan usia bapa (Gambarajah 3, kiri). Dalam anak ayam tua, telomer rata-rata 10% lebih pendek. Faktor lain (urutan kelahiran anak-anak, kedudukan embrio dalam telur, jantina, dan lain-lain) tidak berkaitan dengan panjang telomere.

Rajah. 3 Di sebelah kiri – Panjang telomere pada keturunan bapa dari umur yang berbeza pada hari kelima inkubasi. Di sebelah kanan – Saiz embrio yang diterima daripada bapa yang berbeza, pada hari keempat inkubasi (diukur sebagai logaritma bilangan piksel dalam foto). Bar biru – anak ayam ayah muda, biru – Anak ayam tua. Carta dari artikel yang dibincangkan

Ia boleh dianggap bahawa embrio telomere jenis liar akan menjadi lebih buruk, kerana keupayaan sel-sel mereka untuk membahagikan akan menjadi kurang. Para penyelidik memaparkan embrio pada perbesaran yang sama dan kemudian mengukur panjang foto tersebut. Bertentangan dengan jangkaan, ternyata saiz embrio tidak berkurang sama sekali dengan telomer, tetapi meningkat (Gambar 3, kanan).Apabila para penguji membandingkan saiz embrio pada usia yang sama, ternyata embrio yang berasal dari bapa tua lebih besar. Ini bermakna mereka berkembang dan berkembang dengan lebih cepat.

Oleh itu, dalam masa percubaan, ternyata bahawa umur Bapa-Bapa Pribumi menjejaskan panjang telomeres dan jangka hayat kanak-kanak. Ia boleh diasumsikan bahawa anak-anak hanya mewarisi telomeres yang dipendekkan bapa. Kemudian seseorang akan mengharapkan panjang telomeres diwarisi dalam semua haiwan. Tetapi ini tidak begitu: tidak semua bapa dengan telomeres memendekkan sperma dengan umur. Sebagai contoh, pada manusia, yang bertentangan adalah benar: yang lebih tua lelaki, semakin lama telomeres dalam sperma (D. T. A. Eisenberg, C. W. Kuzawa, 2018. Panjang tubuh adalah: perspektif mekanisma, komparatif dan penyesuaian). Dan, walaupun fakta ini, pada manusia, anak-anak bapa tua juga lebih lemah daripada anak-anak ayah muda. Lebih-lebih lagi, di dalam burung tiada siapa yang belum lagi mengukur telomeres dalam sperma, jadi kita tidak tahu sama ada mereka memendekkan dengan umur atau tidak.

Tetapi mekanisme alternatif juga mungkin. Orang boleh membayangkan bahawa faktor lain mempengaruhi panjang telomere embrio, contohnya, hormon ibu. Sebelum ini, ditunjukkan bahawa wanita betina mengawan dengan lelaki dengan status tinggi (dan oleh itu orang tua), meningkatkan tahap testosteron dalam tubuh.Testosteron, pada gilirannya, menghalang kerja antioksidan (contohnya, melatonin). Akibatnya, tekanan oksidatif berkembang di dalam sel (molekul aktif menumpuk protein protein dan DNA selular). Penulis artikel ini menunjukkan bahawa di bawah pengaruh tekanan, kehilangan telomere dipercepatkan dalam embrio. Walau bagaimanapun, hipotesis ini belum lagi diuji, contohnya, menggunakan inseminasi buatan, untuk menghilangkan pengaruh tahap hormon.

Perhatian khusus diberikan kepada hakikat bahawa bapa muda yang lama berkembang lebih cepat. Ia boleh diandaikan bahawa corak lain tersembunyi di sini: sel-sel embrio yang diperoleh dari bapa tua membahagikan lebih cepat (contohnya, di bawah pengaruh hormon ibu), dan oleh itu telomeres dipendekkan lebih cepat. Walau bagaimanapun, jika kita menganggap data mengenai saiz embrio dan panjang telomer, tidak kira umur bapa, ternyata tidak ada sambungan sedemikian. Sebaliknya, semakin lama telomer, semakin besar embrio (secara purata). Pada masa yang sama, dapat diandaikan bahawa anak-anak bapa tua yang mengatasi masalah pemendekan telomere menjadi lebih berjaya dan mengatasi anak-anak ayah muda.

Sumber: J.C.Noguera, N. B. Metcalfe, P. Monaghan. Demonstrasi eksperimen yang hidup lebih pendek Prosiding Royal Society B. 2018. DOI: 10.1098 / rspb.2018.0268.

Polina Loseva


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: :???: :?: :!: