«Мы уже много лет спорим о том, накапливаются ли мутации в ДНК нейронов, клеток, которые обычно не делятся и не обновляются, и влияют ли эти опечатки в геноме на снижение работоспособности мозга по мере старения человека. Раньше на этот вопрос было невозможно ответить, так как мы не могли расшифровать геномы отдельных клеток», — рассказывает Кристофер Уолш (Christopher Walsh) из Гарвардского университета (США).
В последние годы среди ученых заново возродился спор о том, чем является процесс старения и смерти людей и животных. Некоторые биологи и эволюционисты считают, что этот процесс не носит случайный характер, и что его контролирует своеобразная «программа смерти» — определенный набор генов, заставляющий организмы дряхлеть и умирать, уступая место новому поколению себе подобных.
Пытаясь понять, так ли это на самом деле, американские генетики недавно открыли целый набор генов, потенциально связанных с работой этой «программы старения», нарушения в функционировании которых могут объяснять, почему некоторые люди и африканские грызуны, голые землекопы, живут на несколько десятков лет дольше, чем остальные жители планеты и представители родственных им видов животных.
Относительно недавно ученые обнаружили в мозге мышей особую зону, которая управляет старением мозга и всего организма в целом, однако сами принципы ее работы оставались на тот момент загадкой для биологов. Другие биологи усомнились в подобных заявлениях коллег, заявив, что случайные мутации, а не какая-то общая для всех программа, управляет старением клеток мозга.
Уолш и его коллеги нашли первое вещественное доказательство того, что мозг стареет благодаря накоплению мутаций в его клетках, расшифровав ДНК полутора сотен одиночных нейронов, извлеченных из гиппокампа, центра памяти, и префронтальной коры мозга давно умерших людей, хранившихся в биобанке Национальных институтов здоровья США.
Эти клетки, как рассказывают ученые, принадлежали трем десяткам американцев, две трети которых не страдала от проблем со здоровьем, а остальные – от двух нейродегенеративных заболеваний, ксеродермы, «синдрома ребенка-вампира», и похожего на него синдрома Коккейна.
Нейроны носителей этих болезней преждевременно стареют и начинают массово гибнуть уже в детстве, и ученых давно интересовало, происходит ли это из-за поломки механизмов починки ДНК, характерных для этих синдромов, или каких-то других изменений в работе клеток. Для ответа на этот вопрос ученые извлекли нити ДНК из каждой клетки, размножили и расшифровали их и сопоставили наборы мелких мутаций в каждом нейроне.
Оказалось, что число мутаций в мозге здоровых людей действительно плавно растет с возрастом, причем скорость их накопления заметно различалась для гиппокампа и коры. В целом, новые мутации появлялись в клетках гиппокампа гораздо быстрее, чем в нейронах коры, что может объяснять то, почему люди начинают хуже запоминать новую информацию с наступлением старости.
