Читать книгу Жизнь без старости - Максим Скулачев - Страница 9

После удаления двух генов из генома резушки (Arabidopsis thaliana) мутант переключается с полового размножения (семенами) на вегетативное (корневищами). В течение многих месяцев он почти не образует семян, убивающих растение дикого типа в возрасте 2,5 месяцев. Из мелкой травы растение становится кустарником с древовидным стволом.

Напомним, что любознательные бельгийцы не создавали никаких новых систем, чтобы получить свой арабидопсис-долгожитель. Они только «испортили» геном растения, лишив его двух, как оказалось, генов смерти. Таким образом было доказано, что смерть арабидопсиса происходит не потому, что он просто не может жить дольше, чем несколько недель, и это случается не из-за накопления в его тщедушном теле случайных ошибок, а потому, что в его гены заложена специальная программа, убивающая организм в определенный момент его жизни, то есть программа феноптоза.

Вероятно, арабидопсис был когда-то высоким и «крутым» растением (раз уж он еще и сегодня умеет изображать из себя такое растение, если отключить феноптоз). Но потом он эволюционировал, «решив», что чем конкурировать с десятками таких же «крутых» видов, проще найти и оккупировать специальную нишу – раны в земле, чтобы быть полным королем, правда, лишь до тех пор, пока рана не зарастет «крутыми» видами растений. По-видимому, трансформация резушки из вегетативно размножающегося растения в цветковое произошла сравнительно недавно, поэтому древняя (вегетативная) программа жизни еще сохранилась в ее геноме в качестве резервной. Резушка может рассматриваться в качестве прецедента, когда инактивация нескольких генов полностью предотвращает быстрое старение, влекущее за собой смерть. При этом она вряд ли какое-то редчайшее исключение. Бельгийские исследователи полагают, что «…среди по крытосеменных растений способ жизни как многолетнего дерева мог предшествовать эволюции такого растения в однолетнюю траву, причем подобные трансформации происходили неоднократно и независимо друг от друга. И наоборот, однолетние травы также многократно эволюционировали в многолетние деревья. Например, различные виды однолетних трав, таких как Sonchus и Echium, на изолированных островах эволюционировали в древовидные многолетние растения из их континентальных однолеток».

Геронтолог растений о старении

Известный биохимик и геронтолог растений Л. Д. Нуден и его соавторы пришли к выводу, что «еще до того, как стало многое известно о биохимии старения [растений], оно рассматривалось как внутренне запрограммированный процесс, который специфичен и организован в отношении того, когда, где и как он происходит. Хотя это старение развивается с возрастом, оно не может быть отнесено к процессам пассивного старения, поскольку контролируется внутренними и внешними сигналами и может быть замедлено или ускорено этими сигналами. Напротив, старение как пассивное накопление повреждений, зависящее от времени, лучше всего иллюстрируется постепенным уменьшением жизнеспособности семян при их хранении».

В зависимости от вида бамбук растет разное количество лет, но после цветения всегда погибает

Быстрое старение растений, размножающихся только раз в жизни, служит, пожалуй, наиболее часто описываемым примером феноптоза, биохимический механизм которого в определенной степени уже изучен.

Хорошо известно, что быстрое старение и смерть сои удается предотвратить удалением стручков или созревающих в них бобов. Интересный опыт был поставлен Л. Д. Нуденом и Б. Дж. Мюрреем. На стадии созревания бобов авторы удалили у растения все стручки, кроме одного. В положенный срок (около 3 месяцев) растение не погибло, оставшись зеленым, но листья на ветке, где был оставлен единственный стручок, пожелтели и пожухли. Их гибель не удалось предотвратить, убив струей горячего пара проводящую ткань, осуществляющую транспорт веществ из листьев в стручок. Это доказывает, что старение сои индуцируется стручками, генерирующими какой-то смертоносный сигнал или образующими ядовитое вещество, убивающее листья. Таким образом, очевидно, что растения, способные к размножению только раз в жизни, активно разрушаются после завершения процесса размножения.

Среди многолетних растений есть примеры организмов, многие годы размножающихся вегетативно, затем переключающихся на половое размножение и гибнущих после созревания семян.

Во многих случаях смерть растения-родителя тотчас после созревания семян имеет очевидный биологический смысл: надо дать место потомкам. Заросли бамбука в дикой природе настолько густые, что молодые побеги не могут конкурировать с родительскими растениями, если они (родители) не освободят пространство «под солнцем» и там, где доступны влага и питательные вещества почвы. Такую же роль играет смерть тропического дерева Tachigalia versicolor после созревания плодов, чтобы образовать просвет в пологе леса.

Смерть после цветения

Ряд видов бамбука имеет фиксированную продолжительность жизни, определяемую сроком цветения, который у каждого вида бамбука свой: варьируется от 6 (зацветает на шестой год жизни) до 120 лет (зацветает на сто двадцатый год).

Агава и мадагаскарская пальма (Ravenala madagascariensis), зацветающие соответственно на десятый и сотый год, гибнут тотчас вслед за созреванием семян. На агаве был поставлен эксперимент, когда регулярное удаление цветоноса у зацветшего растения многократно продлевало его жизнь. Растение Puya raimondii, один из видов южноамериканских многолетних травянистых растений, который живет только в Андах, после 150 лет вегетативного размножения зацветает и вскоре гибнет. Однако даже этому долгожителю далеко до лишайников, найденных в Антарктиде и на Аляске: их возраст более 10 тысяч лет, а максимальная продолжительность вегетативной жизни просто неизвестна.

Агава живет 10 лет, цветет и погибает. Регулярное удаление цветоностного побега перед цветением увеличивает продолжительность жизни до 100 лет