Секрет долголетия Джонатана: генетики расшифровали ДНК старейшей черепахи мира

Удалённый остров Святой Елены в южной Атлантике может похвастаться международной знаменитостью: черепахой Джонатаном, старейшим живущим наземным животным. В 194 года он пережил ожидаемую продолжительность жизни гигантской черепахи Альдабра (Aldabrachelys gigantea) примерно на век. Теперь учёные выявили ряд уникальных генетических и эпигенетических черт, которые могут хранить ключ к этому долголетию.

Новое исследование сосредоточилось на генах Джонатана, а также на химических метках, которые располагаются поверх молекул ДНК, известных как «эпигенетические маркеры». Эти маркеры помогают контролировать, какие гены активируются и в какой степени. Анализ показал, что гены Джонатана, связанные с функцией митохондрий, находятся в отличной форме, с эпигенетической точки зрения, что предполагает, что они сыграли большую роль в успехе черепахи.

Хотя функция митохондрий давно связана с долголетием, а митохондриальная дисфункция — с заболеваниями, Джонатан предлагает свежий взгляд на эту динамику, сказал соавтор исследования Стивен Кларк, главный научный сотрудник Фонда Каллель — некоммерческой организации в Нэшвилле, исследующей мишени для лекарств, способствующих долголетию человека. Кларк и коллеги опубликовали свои findings в среду (7 октября) в журнале Science Advances.

Расшифровка секретов долгой жизни Джонатана

Почти десятилетие назад исследователи привлекли Джо Холлинза, ветеринара, ответственного за уход за Джонатаном, для сбора образцов у рекордного животного. Островные власти запретили ветеринару брать кровь у черепахи, опасаясь риска инфекции. «Я не хотел быть врачом, который убил Джонатана», — сказал Кларк Live Science. Холлинз вместо этого собрал образцы с помощью мазка из щеки.

Когда образцы прибыли в США, исследователи секвенировали их, но когда их компьютеры продолжали падать, они обнаружили, что ДНК была выделена из бактерий во рту Джонатана, а не из собственных клеток черепахи. Кларк «должен был вернуться и умолять» о разрешении собрать больше данных, сказал он. Ветеринар затем отправил образцы соскоба со щеки, которые собираются немного другим инструментом, чем мазки из щеки. На этот раз ДНК действительно была от Джонатана.

ДНК, выделенная из этих образцов ткани щеки, была более фрагментированной, чем была бы в образце крови, поэтому исследователи заполнили пробелы, используя существующий референсный геном 36-летней черепахи Альдабра по имени Танк. Они также сравнили ДНК Джонатана с ДНК галапагосской черепахи (Chelonoidis abingdoni) по имени Одинокий Джордж, который, как считалось, был старше 100 лет на момент смерти в 2012 году.

Команда обнаружила, что по сравнению с Танком и Одиноким Джорджем Джонатан нёс 287 уникальных вариантов генов, которые ранее были связаны с путями, связанными со старением. Они включали гены, involved в репарацию ДНК и функцию теломер — защитных кончиков на концах хромосом, которые имеют тенденцию укорачиваться с возрастом.

Эти пути также связаны с процессами старения у людей, подчёркивая «более широкую сигнатуру старения» across видов, сказала Live Science Грир Долби, доцент биологии в Университете Алабамы в Бирмингеме, не участвовавшая в исследовании.

Эпигенетические часы и энтропия метилирования

Исследователи также изучили эпигенетические изменения, включая метилирование ДНК, когда химическая метка под названием метильная группа связывается с ДНК. Определённые паттерны метилирования ДНК могут функционировать как «часы», отражая биологический возраст организма; учёные недавно использовали эти паттерны в изучении старения человека. В этом случае команда сравнила метилирование ДНК по всему геному Джонатана с таковым у молодых и старых черепах Альдабра.

Паттерны метилирования были более неупорядоченными у старых черепах, отражая случайные изменения, накопленные со временем, обнаружили исследователи. Учёные называют это явление «энтропией метилирования». Для большинства генов паттерны метилирования ДНК Джонатана были более неупорядоченными, чем у молодых черепах. Но в наборе генов, связанных с функцией митохондрий — specifically тех участков этих генов, которые включают их, — у Джонатана были более организованные паттерны метилирования. Это может поддерживать экспрессию этих генов постоянной со временем, предположили исследователи.

Митохондрии производят энергию, необходимую клеткам для правильного функционирования, самовосстановления и снижения дальнейшего повреждения ДНК. «Поддержание низкой энтропии в этих митохондриальных генах, или поддержание безупречных митохондрий, вероятно, способствует долголетию», — сказал Кларк.

Ограничения исследования

Однако авторы не смогли определить причинно-следственную связь — они не провели никаких тестов, которые могли бы окончательно доказать, что отсутствие энтропии в этих генах у Джонатана объясняет его долгую жизнь. Кларк argued, что дополнительные эксперименты на образце крови Джонатана могли бы предложить более полный взгляд на его геном.

Полный генетический профиль Джонатана не может быть известен до смерти черепахи, когда исследователи смогут собрать ДНК из большего количества тканей, сказал Винсент Линч, профессор биологии в Университете Буффало, не участвовавший в исследовании. «Некоторые органы более восприимчивы к разным заболеваниям старости, чем другие, и это происходит потому, что мутации накапливаются со временем», — сказал он Live Science. «Мы хотели бы знать, каковы эти мутации в этих конкретных тканях».

Более того, Линч questioned, является ли энтропия полезной характеристикой паттернов метилирования ДНК, связанных с возрастом, поскольку метилирование может быть непредсказуемым. Тем не менее он согласился, что гены, отмеченные в исследовании, предлагают полезные данные для будущей работы по долголетию.

Необходимы дополнительные эксперименты, чтобы определить, играют ли эти митохондриальные гены действительно роль в долголетии всех черепах Альдабра, не говоря уже о других животных, или Джонатан просто выброс. «Может быть, Джонатан просто действительно хорош в том, чтобы быть старым», — сказал Линч.

Исследование ДНК Джонатана — это первый шаг к пониманию генетических и эпигенетических основ экстремального долголетия. Если учёные смогут определить, какие гены и эпигенетические паттерны способствуют долгой жизни черепах, это может открыть новые пути для исследования старения у людей.

Однако до практического применения ещё далеко. Во-первых, необходимо подтвердить, что findings Джонатана применимы к другим черепахам, а не являются уникальной особенностью одной особи. Во-вторых, даже если митохондриальные гены играют роль в долголетии, неясно, можно ли их использовать для разработки методов лечения старения у людей.

Тем не менее, история Джонатана — это напоминание о том, что природа хранит множество секретов, которые мы только начинаем понимать. И, возможно, ключ к долгой жизни лежит не в лаборатории, а на удалённом острове в южной Атлантике, где 194-летняя черепаха продолжает жевать траву, не подозревая о своей роли в науке.

Источники: Science Advances, Live Science, Фонд Каллель, Чикагский университет, Университет Алабамы в Бирмингеме, Университет Буффало, Vasivil et al. (2026).