Почему слоны болеют раком реже людей?

Как описать сущность рака в одном предложении? Это, в сущности, сбой в процессе копирования клеток. Таким образом, если рассуждать логически, чем больше организм и чем дольше он живёт, тем более высокой является вероятность образования в нём раковых клеток. Однако, что интересно, мы этого не наблюдаем. Эта биологическая загадка носит название «парадокс Пето», и учёные всего мира пытаются объяснить его.

Мы уже знаем, что крупные долгоживущие животные в процессе эволюции выработали эффективные методы борьбы с вышедшими из-под контроля клетками, но не можем сказать наверняка, в чём именно они заключаются. Если не считать слонов…

Зомби-гены, которые защищают слонов от рака

Несколько лет назад две группы исследователей выяснили, что у этих млекопитающих имеется по 20 копий подавляющего раковые опухоли гена, который называется ТР53. У большинства других живых существ, включая людей, всего одна копия этого гена. Он производит протеин р53, помогающий «ремонтировать» повреждённые ДНК и даже уничтожать клетки, если они не подлежат восстановлению. То есть благодаря тому, что у слонов больше этого протеина, они лучше защищены от возникновения и роста раковых клеток. Тут показательна весьма простая статистика — у этих животных в среднем в 100 раз больше клеток, чем у человека, но раком они болеют реже, чем мы.

Однако, как выясняется, дело тут не только в ТР53. В середине августа этого года генетики из Чикагского университета сообщили, что внутри огромных организмов ушастых обладателей хоботов припрятан ещё один неординарный эволюционный фокус — зомби-гены. Если этот термин вам не знаком, не переживайте — всё говорит о том, что учёные применили его ради красного словца, чтобы соответствовать диким нравам современной журналистики. Хотя, надо заметить, слово «зомби» идеально описывает сущность и поведение этого гена. Он периодически восстаёт из мёртвых и его функция заключается в том, чтобы убивать. По счастью, только клетки.

Исследователи заметили, что у слонов есть дополнительные копии ещё одного гена, который называется ингибирующий фактор лейкемии (LIF). Такие же лишние копии имеются у некоторых родственников слонов, например, ламантинов, а также у похожего на кролика африканского млекопитающего, горного дамана. Однако у этих животных дубликаты LIF, по всей видимости, не работают. Генетики считают, что большая их часть является псевдогенами, то есть испорченными версиями генов, появившимися на свет в результате либо неправильного копирования, либо мутаций после копирования. Они вполне узнаваемы, когда учёные рассматривают эти обрывки и кусочки ДНК в свои микроскопы, но ничего не делают — не выполняют какой-либо конкретной функции.

У слонов же один вид этих LIF, по всей видимости, работает. Обычно ингибирующие факторы лейкемии помогают клеткам либо выживать, либо самуничтожаться — в зависимости от того, какая часть их последовательности превращается в протеин. Функциональная дополнительная копия, которая есть у слонов, обладает только той частью, что способствует уничтожению, и это, видимо, предотвращает распространение раковых клеток. Она, эта часть, называется LIF6.

Чтобы выяснить, как ведёт себя LIF6, учёные вырастили в чашках Петри клетки слонов, которые, как уже давно известно, чрезвычайно чувствительны к повреждениям ДНК. Именно из-за этого своего свойства они очень легко погибали, когда учёные обрабатывали их токсичными химическими веществами. Однако когда биологи уменьшали количество протеина LIF6, клетки перестали отходить в мир иной. Они становились менее чувствительными. В том случае, когда долю протеина резко повышали, клетки становились настолько «ранимыми», что погибали даже в отсутствие отравляющего вещества. Это говорит о том, что у сопротивляемости раку есть и обратная сторона. Никто из нас не хочет получить раковую опухоль, и это очень даже естественное желание. Но мы также не будем прыгать от счастья, если клетки нашего организма будут отмирать слишком легко.

Приятной новостью для слонов является то, что их восстанавливающийся ген LIF6 приобрёл последовательности, которые позволяют протеину р53 контролировать его. То есть этот убийца клеток пребывает в состоянии «клинической смерти» до тех пор, пока в организме не происходит повреждение ДНК. Когда это случается, в дело вступает наш старый добрый знакомый р53. Он связывается с геном LIF6, заставляя выражать заложенные в него свойства. Тот, возможно, каким-то образом пробивает митохондрию, превращая эту клеточную «электростанцию» в настоящую машину для убийств, испускающую вещества, которые уничтожают повреждённые клетки.

Используя образцы ДНК, взятые у слонов, их вымерших предков и разных родственников, исследователи сумели установить приблизительное время появления гена LIF. У мастодонтов и шерстистых мамонтов, похоже, имелись функционирующие LIF6, общие с теми, что есть у ныне здравствующих африканских и азиатских слонов. В то же время, у ламантинов и горных даманов их нет. Это означает, что «зомбификация» произошла от 60 до 30 миллионов лет назад. Это крайне интересный для учёных факт, так как именно в эту эпоху предки слонов начали увеличиваться, приобретая те размеры, которые сохранились до наших дней. LIF6 — это, возможно, тот механизм, который выработался в этих животных для защиты от последствий укрупнения — иначе они с ног до головы были бы покрыты раковыми опухолями. Ну и, естественно, весьма полезной в их случае оказалась дубликация ТР53.

Итак, благодаря описанным исследованиям, мы стали лучше понимать, как слонам удалось стать такими большими, не погибая при этом от рака. Относительно других крупных животных, например, китов, а также долгожителей, вроде летучих мышей, ясности гораздо меньше. Однако, кто знает, может быть и внутри них таятся какие-нибудь зомби. Природа, как это постоянно подтверждается, в высшей степени изобретательна и хитра.