Курский Форум

Надесь меня поддержатъ…

Рост потребления водки — главная причина демографического кризиса в России


Российские социологи на основе анализа огромного массива данных пришли к выводу, что главная причина резкого сокращения численности населения в России начиная с 1990-х годов — беспрецедентно высокий уровень потребления крепких спиртных напитков. В послеперестроечное время доступность водки (экономическая, измеряемая как отношение средней зарплаты к цене бутылки, и физическая, определяющаяся количеством торговых точек, круглосуточной торговлей и др.) выросла в несколько раз, что привело к катастрофическому росту «алкогольной» смертности. Главными жертвами чрезмерно либеральной алкогольной политики стали мужчины трудоспособного возраста, а также лица, не имеющие высшего образования. Алкогольная сверхсмертность среди мужчин — важная косвенная причина снижения рождаемости.



«Русский крест» — резкое снижение рождаемости (красная пунктирная линия) и рост смертности (белая линия) в начале 1990-х годов. По вертикальной оси — число родившихся или умерших на 1000 человек в год

Сокращение численности населения (депопуляция). Масштабы кризиса настолько велики, что многие социологи говорят о «демографической катастрофе». Ученые предложили целый ряд объяснений этого трагического явления: ухудшение экологической ситуации, кризис медицины, падение уровня жизни, неудовлетворенность жизнью и духовное неблагополучие, рост потребления алкоголя и наркотиков.

Чтобы количественно оценить степень влияния каждого из названных факторов на снижение численности населения, необходимо было провести всесторонний статистический анализ огромных массивов данных, причем не только по России, но и по другим странам мира. Результаты такого анализа приведены в только что вышедшей монографии ведущих российских социологов Дарьи Халтуриной и Андрея Коротаева (Центр цивилизационных и региональных исследований РАН, РГГУ, Кафедра организации социальных систем и антикризисного управления Российской академии государственной службы).

По мнению авторов, катастрофический характер российского демографического кризиса обусловлен в первую очередь небывалым уровнем смертности (15–16 смертей на 1000 человек в год). По этому показателю с Россией могут сравниться только беднейшие африканские страны, в которых бушует эпидемия ВИЧ. Уровень рождаемости в России на «общемировом» фоне выглядит не столь вопиюще: он почти такой же, как в среднем по странам Евросоюза (около 10,5 рождений на 1000 человек в год).

Авторы скрупулезно рассматривают один за другим все возможные факторы роста смертности.
Экологический фактор явно не может объяснить рост смертности, поскольку экологическая ситуация в послеперестроечное время в целом не ухудшалась, а улучшалась (в связи со спадом промышленного производства и снижением химизации сельского хозяйства).Экономический кризис также оказывается недостаточным для объяснения катастрофического роста смертности. Из множества доказательств, приводимых авторами, упомянем результаты «кросс-культурного» анализа по странам СНГ и отдельным регионам России. Как выяснилось, после распада СССР смертность наиболее резко выросла вовсе не в тех странах и регионах, где экономический кризис был самым тяжелым (Грузия, Армения), и не в самых бедных регионах (таких как Дагестан или Ингушетия). Смертность подскочила как раз в наиболее благополучных регионах России и в тех странах СНГ, где экономический спад был сравнительно невелик (Россия, Украина, Белоруссия, Эстония). Смертность резко выросла там и только там, где наблюдался рост потребления крепких спиртных напитков.



Влияние уровня благосостояния на смертность и продолжительность жизни имеет нелинейный характер. При росте ВВП в диапазоне от минимальных значений до 3000 долларов США на душу населения в год наблюдается резкий рост продолжительности жизни. Это соответствует так называемому «первому эпидемиологическому переходу» — люди перестают умирать от банального голода, отсутствия элементарной санитарии и медицинского обслуживания.

При росте ВВП от 11000 до 40000 долларов на человека также наблюдается рост продолжительности жизни, но более медленный. Это — так называемый «второй эпидемиологический переход», связанный с внедрением дорогостоящего современного медицинского оборудования, радикальным улучшением качества питания и т. п. На этом этапе каждый дополнительный год человеческой жизни обходится в десятки раз дороже, чем во время первого эпидемиологического перехода.

Однако в интервале ВВП от 3000 до 11000 долларов на человека в год положительная корреляция между ВВП и продолжительностью жизни практически исчезает. А кое-где прослеживается даже слабая отрицательная корреляция. Первый эпидемиологический переход в этих странах уже пройден, а второй еще не начался. Именно в это «окно» и попадает послеперестроечная Россия и другие страны СНГ.

Неудовлетворенность жизнью и духовное неблагополучие тоже, как выяснилось, не могут объяснить феномен российской сверхсмертности. Удовлетворенность жизнью у россиян растет параллельно со смертностью. В других странах, где люди испытывают гораздо большую неудовлетворенность, смертность гораздо ниже.Самым главным фактором роста смертности в России (а также на Украине, в Белоруссии, Эстонии и некоторых других странах Восточной Европы) оказался высокий уровень потребления крепких спиртных напитков. Динамика смертности не только в России, но и в других странах хорошо коррелирует с общим уровнем потребления алкоголя на душу населения. Но если исключить из рассмотрения слабые алкогольные напитки (пиво, вино), корреляция становится просто убийственной — и в прямом, и в переносном смысле.

Один из неожиданных результатов исследования состоит в том, что всенародно осмеянная «горбачевская» антиалкогольная кампания, оказывается, спасла более миллиона жизней! Алкоголь — важнейший фактор смертности от сердечно-сосудистых заболеваний. Специальные исследования показали, что в крови умерших с «сердечно-сосудистым» официальным диагнозом весьма часто обнаруживается смертельно опасная концентрация алкоголя. Например, среди мужчин — жителей Ижевска, умерших от болезней системы кровообращения в 1998–1999 годах в возрасте 20-55 лет, повышенная концентрация алкоголя в крови обнаружена у 47%. Та же картина наблюдается и по ряду других заболеваний.

Более половины российских убийц нетрезвы в момент убийства. В нетрезвом виде погибают около 60% самоубийц, значительная часть которых не совершила бы роковой шаг, если бы не состояние опьянения. В 2004 году 295 379 россиян были осуждены за преступления, совершенные в нетрезвом виде (37,2% от всех преступлений). Пребывание в местах заключения — важный фактор снижения ожидаемой продолжительности жизни и рождаемости.

В отличие от других промышленно развитых стран, где смертность выше в зимний период в связи с неблагоприятными погодными условиями, в России смертность выше летом, в период отпусков. Значительные пики смертности приходятся на выходные дни. Наибольшему риску подвергаются не те, кто пьет постоянно и понемногу, а те, кто пьет редко, но «основательно».К числу косвенных признаков, указывающих на алкогольную природу российской сверхсмертности, относится рекордная разница в продолжительности жизни между мужчинами и женщинами (которые в среднем пьют гораздо меньше), а также тот факт, что наибольший рост смертности в России отмечается среди мужчин трудоспособного возраста — это самая обеспеченная, но и самая пьющая часть населения.

Как выяснилось, уровень смертности в России чрезвычайно сильно зависит от уровня образования. По сути дела, российское население делится на две четкие группы, контрастно различающиеся по продолжительности жизни. У лиц с высшим образованием продолжительность жизни вполне достойная — она соответствует среднему уровню, характерному для стран с таким, как в России, ВВП на душу населения. У лиц со средним, средним специальным и неполным средним образованием уровень смертности настолько высок, что впору говорить о гуманитарной катастрофе.



Второй по значимости причиной роста смертности оказалось потребление «тяжелых» наркотиков — опиатов и амфетаминов. Хотя по общему потреблению наркотиков Россия, слава богу, уступает странам Запада, однако по самым опасным видам наркотиков она «впереди планеты всей». Средний возраст смерти наркомана, принимающего опиаты, — около 26 лет. Наркомания в настоящее время уносит жизни порядка 5% российской молодежи.

Что же касается факторов снижения рождаемости, то авторы получили убедительные данные, показывающие, что и здесь решающую роль играет алкоголизация. Она действует в данном случае не напрямую, а опосредованно, через сверхсмертность мужчин трудоспособного возраста. Женщины, утратившие мужей или имеющие таких мужей, на чью поддержку и помощь трудно рассчитывать, не решаются заводить второго, третьего, а иногда и первого ребенка. Напомню, всё это не домыслы, а надежные статистические данные.

Меры, предлагаемые авторами для выхода из кризиса, также основаны на масштабном кросс-культурном анализе. Они учитывают опыт стран Северной Европы, которые в свое время прошли через алкогольно-демографический кризис, аналогичный российскому. Меры эти крайне просты и даже, можно сказать, примитивны, но действенны. Они детально обоснованы в книге, и мне искренне жаль, что нельзя в краткой заметке привести соответствующую аргументацию.

Нужно всего-навсего поднять раза в три цену крепких (только крепких!) спиртных напитков, уменьшить в несколько раз число точек, торгующих ими, и прекратить торговлю в ночное время и выходные дни. Это приведет к некоторому росту самогоноварения, но суммарный эффект будет тем не менее резко положительным. Расчеты показывают, что одного этого будет достаточно, чтобы смертность в России снизилась на несколько сот тысяч человек в год и стала равной или почти равной рождаемости. Сокращение численности населения, таким образом, будет приостановлено.Похоже, главный вопрос, стоящий сегодня перед российским обществом, это не «кто виноват», и даже не «что делать». Что делать, уже понятно. Вопрос в том, что нам дороже — водка или жизнь.

Источник: Д. А. Халтурина, А. В. Коротаев. Русский крест. Факторы, механизмы и пути преодоления демографического кризиса в России. М.: URSS, 2006.
Александр Марков См. также выдержки из книги на сайте Polit.ru.
http://www.elementy.ru

Наследственная информация записана не только в ДНК

Французские генетики обнаружили у мышей необычный механизм передачи наследственной информации, не связанный с геномной ДНК. Иногда у мышат могут проявляться признаки, характерные для их родителей, даже в том случае, если гены, определяющие эти признаки, у мышат отсутствуют. По-видимому, врожденные качества определяются не только унаследованными от родителей молекулами ДНК — общепризнанными носителями наследственной информации, — но и другими молекулами, прежде всего РНК, которые являются не только «результатами прочтения» записанной в ДНК информации, но и активно влияют на сам процесс «чтения», заставляя клетку «прочитывать» в генах то, чего там нет.


У левого мышонка одна из двух копий гена Kit выведена из строя мутацией, что привело к снижению концентрации белка Kit в клетках, а это, в свою очередь, обусловило белую окраску кончика хвоста и лапок. Потомство мышей с таким генотипом имеет белые лапки и хвост даже в том случае, если ему достаются от родителей только «рабочие» копии гена Kit (правый мышонок). Рис. из статьи в Nature

Ген Kit кодирует многофункциональный белок, влияющий, помимо прочего, на образование темного пигмента меланина. В свое время генетики, изучавшие работу этого гена у мышей, искусственно создали неработающий вариант гена, вставив в него большой «лишний» кусок ДНК. У мышей, гетерозиготных по этой мутации (то есть имеющих одну нормальную копию гена и одну измененную, Kit+/-) лапки и кончик хвоста остаются неокрашенными (белыми). Гомозиготы (обладатели двух испорченных копий гена, Kit-/-) умирают вскоре после рождения.

Французские генетики из Университета Ниццы скрещивая между собой гетерозигот Kit+/-, столкнулись с нарушением законов классической генетики. Согласно этим законам, четверть потомства должна была сразу погибать (генотип Kit-/-), половина — иметь белые лапы и хвост (генотип Kit+/-), и четверть — иметь нормальную окраску (генотип Kit+/+). Вместо этого из 57 выживших мышат, полученных от восьми скрещиваний, только три оказались нормально окрашенными, а остальные 54 имели белые лапы и хвост.

Генетический анализ показал, что из 54 белохвостых мышат 24 имеют генотип Kit+/+, то есть у них попросту нет «гена белохвостости». Эти мыши обязаны были иметь нормальную окраску! Получалось, что мыши унаследовали от родителей некий врожденный признак, не унаследовав генов, ответственных за формирование этого признака.

Результаты нуждались в проверке. Ученые стали скрещивать гетерозигот Kit+/- с нормально окрашенными мышами дикого типа Kit+/+. В этом случае половина потомства получает генотип Kit+/+, половина — Kit+/-. То есть ожидалось распределение белохвостых и обычных мышат 1:1. Вместо этого опять почти все мышата оказались белохвостыми, хотя многие из них имели генотип Kit+/+.
Если скрестить этих аномальных мышей (белохвостых, но не имеющих «гена белохвостости») друг с другом, то потомство их тоже оказывается белохвостым. Правда, в последующих поколениях проявления данного признака слабеют и в конце концов сходят на нет — фенотип (то есть строение организма, физические признаки) наконец приходит в соответствие с генотипом.
Таким образом, оказалось, что если хотя бы один из родителей мышонка (не важно, отец или мать) — белохвостый, то и мышонок с большой вероятностью будет белохвостым независимо от того, есть ли «ген белохвостости» у него самого.

Стало очевидно, что носителем наследственной информации в данном случае являются не гены и не ДНК. Что же тогда? Естественно, подозрение пало в первую очередь на РНК — второй класс «информационных» биополимеров живой клетки. Как известно, РНК выполняет роль посредника между генами (участками ДНК) и белками (которые определяют большинство фенотипических признаков). Наследственная информация, записанная в виде последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК, сначала «транскрибируется» — переписывается в последовательность нуклеотидов РНК. Получившиеся таким путем молекулы РНК («транскрипты») подвергаются сложной обработке. Из них вырезаются лишние куски (интроны), к ним пришиваются особые сигнальные участки и т. д. В результате получается «зрелая матричная РНК», которая используется как инструкция (матрица) для синтеза белка.
Ученые предположили, что белохвостость мышонка с генотипом Kit+/+ может быть вызвана тем, что в оплодотворенную яйцеклетку, из которой он развился, попала родительская РНК, считанная с мутантной копии гена Kit. Хотя у самого мышонка обе копии гена Kit — нормальные, присутствие «мутантной» РНК может как-то повлиять на их работу, в особенности на процесс транскрипции (считывания) и последующих модификаций РНК.
Это предположение полностью подтвердилось. Исследователи обнаружили, что у гетерозигот Kit+/- с мутантной копии гена Kit считывается «мутантная» РНК, которая в дальнейшем распадается на фрагменты разной величины. Если выделить эти фрагменты и ввести их в контрольную оплодотворенную яйцеклетку (полученную от диких серохвостых родителей), из яйцеклетки развивается белохвостый мышонок с генотипом Kit+/+. По-видимому, эти фрагменты РНК не только регулируют прочтение (транскрипцию) гена Kit, что приводит к снижению концентрации белка Kit в клетках, но и каким-то образом самовоспроизводятся, иначе они не могли бы передаваться в ряду поколений. Как же они могут самовоспроизводиться? Ведь изначально они были «считаны» с испорченной копии гена, которая была у родителей, но которой нет у потомства!

Механизм самовоспроизведения этих РНК пока неизвестен. По-видимому, они модифицируют процесс транскрипции «здорового» гена Kit или последующую обработку считанных с него РНК, так что в результате считанная со «здорового» гена РНК оказывается «мутантной». Это несколько напоминает механизм распространения так называемых прионных заболеваний («коровье бешенство»): появление «неправильно свернутого» белка стимулирует неправильное сворачивание других белковых молекул, и в результате возникает своеобразная цепная реакция формирования «мутантных» белков, хотя ген, кодирующий данный белок, при этом не изменяется.

Ученые также обнаружили, что в сперматозоидах белохвостых мышей Kit+/- резко повышено содержание РНК по сравнению с нормальными сперматозоидами. Это свидетельствует об активной транскрипции ряда генов, в том числе и гена Kit. В норме в сперматозоидах большинство генов «молчит» и РНК почти не образуется.

Надо сказать, что это не первый случай, когда у живых организмов обнаружена передача наследственной информации не через нуклеотидные последовательности ДНК, а иными способами. Существует даже специальный термин для таких явлений — эпигенетическое («надгенетическое») наследование. Роль РНК в эпигенетическом наследовании у высших животных удалось доказать впервые. Нечто подобное недавно было обнаружено у высших растений (Lolle et al., 2005. Genome-wide non-mendelian inheritance of extra-genomic information in Arabidopsis // Nature. V. 434. P. 505—-509).

Полученный французскими генетиками сенсационный результат, наряду с некоторыми другими открытиями последних лет, показывает, что классические представления о природе «наследственной информации» и механизмах ее «прочтения» слишком упрощенные. В действительности все гораздо сложнее. Приходится признать, что аналогии между живыми организмами и искусственными информационными системами (например, компьютерами), вошедшие в моду в конце XX века, в значительной степени неправомочны. В отличие от компьютера, в живых системах так называемая «информация», ее носители, а также «устройства» для ее прочтения и реализации оказываются слиты воедино и практически неразделимы. Например, РНК оказывается не только «результатом прочтения» генетического кода и средством передачи информации от ДНК к системе синтеза белка, но и активным участником и регулятором самого процесса «прочтения», способным менять смысл читаемых «сообщений». Не случайно некоторые ведущие теоретики в настоящее время ставят под сомнение саму применимость понятия «информация» к последовательностям нуклеотидов ДНК и РНК.

Источник: Minoo Rassoulzadegan, Valérie Grandjean, Pierre Gounon, Stéphane Vincent, Isabelle Gillot, François Cuzin. RNA-mediated non-mendelian inheritance of an epigenetic change in the mouse // Nature. 2006. V. 441. P. 469-474.
Александр Марков
Взято съ http://elementy.ru (c)
(Добавление)
У болези Паркинсона и старения общие причины

Недавно две группы ученых убедительно доказали, что одной из причин старения и болезни Паркинсона являются дефектные митохондрии, быстро размножающиеся в нейронах головного мозга и приводящие к их дегенерации. Дефектными они становятся в результате соматической мутации — удаления участка митохондриальной ДНК. Однако остается неясным, почему с возрастом дефектные митохондрии появляются в определенных нейронах головного мозга.


Черное вещество мозга человека содержит дофаминергические нейроны, которые с возрастом дегенерируют. При паркинсонизме процесс дегенерации нейронов идет ускоренными темпами (рис. из статьи Manfredi 2006. Nature genetics. 2006. V.38. P.507-508)

Пока нет общепринятого мнения о причинах старения. По одной из гипотез, старение и смерть индивидуумов, не способных более к размножению, выгодно для вида, поскольку экономятся ресурсы (пища, территория), необходимые для молодых, более полезных для существования всего вида особей. Хотя не известно точно, сколько генов задействовано в этой программе старения и как они взаимодействуют, но, детально изучив их, можно попытаться заблокировать механизм старения.

Согласно же другой гипотезе, старение — результат действия сотен или даже тысяч вредных генетических признаков, которые начинают проявляться лишь по окончании репродуктивного периода. Мы будем называть их DILL-признаки (DILL — от англ. Deleterious In Late Life), или DILL-аллели.

Почему эти DILL-признаки накапливались в течение эволюции? Выделяют три возможные причины (Cortopassi 2002). Во-первых, численность популяции на протяжении большей части эволюции человека была крайне низкой (примерно 10 000), в связи с чем случайные процессы сильно влияли на эволюцию генов человека и приводили к закреплению множества вредных аллелей. Недавнее резкое увеличение численности популяции еще не отразилось на эволюции генов человека.

Во-вторых, мутация, проявляющаяся лишь после репродуктивного периода, очень слабо влияет на приспособленность организма (число детей) и поэтому может распространиться в популяции случайным образом, без влияния естественного отбора.

И в-третьих, даже если предположить, что DILL-мутации как-то влияют на приспособленность (например, мудрые советы пожилых людей обеспечивают лучшую выживаемость их детей и внуков), естественный отбор не мог элиминировать эти мутации, поскольку в древней человеческой популяции средняя продолжительность жизни была низкой. За 5 миллионов лет могло накопиться множество мутаций, вызывающих ухудшение слуха в 50 лет, ослабление памяти в 55, болезнь Паркинсона в 60, дряблость кожи в 65… Все они находились в полной безвестности, пока примерно 10 000 лет назад человек не занялся земледелием, продолжительность его жизни увеличилась, и все эти DILL-мутации стали проявляться. Начиная с этого момента человек стал умирать преимущественно от внутренних причин (DILL-аллели), а не от внешних.

Однако гены накопили DILL-мутации неравномерно, поэтому и потенциальная вредность от этих генов в старости будет разная. Например, митохондриальные гены (те которые содержатся в митохондрии, наследуемой через цитоплазму яйцеклетки от матери) должны содержать много DILL-мутаций. Это объясняется тем, что в связи с гаплоидностью, цитоплазматическим наследованием и отсутствием рекомбинации митохондриальные гены обладают низкой эффективной численностью, поэтому на их эволюцию сильно влияют случайные факторы и слабо влияет естественный отбор. В результате дрейфа генов в малочисленной популяции митохондриальных генов могут фиксироваться неоптимальные аллели, содержащие вредные мутации.

Кроме того, митохондрии обладают повышенным темпом мутирования, что увеличивает вероятность появления новой соматической мутации в течение жизни человека. Но, поскольку в каждой клетке содержатся тысячи митохондриальных геномов (в среднем около 2000), они создают генетическую избыточность, и один появившийся мутант, сосуществуя с нормальными митохондриальными геномами, не может сильно повлиять на приспособленность клетки. Дальнейшая судьба мутантного генома зависит от соотношения сил на внутриклеточном и межклеточном уровнях (Taylor 2002).

Внутри клетки митохондриальные геномы конкурируют друг с другом. Геномы, которые быстрее реплицируются, увеличивают свою численность внутри клетки и вытесняют медленно-размножающихся конкурентов. Если у одного генома произошла крупная делеция (вырезание участка ДНК), то он становится нефункциональным (так как производится меньше АТФ — энергетической молекулы, необходимой для ускорения большинства биологических реакций), но зато коротким и быстро размножающимся — и такой эгоистичный геном победит во внутриклеточной борьбе.

>Однако межклеточный уровень конкуренции ставит всё на свои места: клетка, в которой мутантные митохондриальные геномы достигли высокой концентрации, менее жизнеспособна и медленнее делится по сравнению с клеткой с нормальными митохондриальными геномами, и мутантные геномы элиминируются из организма вместе со своей клеткой.

Важно отметить, что порог проявления патогенного эффекта мутантного генома варьирует в зависимости от энергетической потребности клетки. Так, ткани, сильно зависящие от митохондриального метаболизма (мышцы, сердце и нервная система) более чувствительны к накоплению мутантных геномов и, значит, имеют самый низкий порог.

>Помимо своей высокой энергетической емкости нервная ткань характеризуется чрезвычайно медленным делением клеток, что приводит к тому, что межклеточный уровень отбора оказывается слабее внутриклеточного и с большой вероятностью может проявиться патогенный эффект, вызванный мутантными митохондриальными геномами.
Исследуя мутации в митохондриальной ДНК (мтДНК) нейронов мозга, две независимых лаборатории (Bender et al. 2006; Kraytsberg et al. 2006) получили интересные результаты о причинах старения и болезни Паркинсона — одной из основных нейродегенеративных болезней старости, характеризующейся нарушением планирования действий, что выражается в акинезии (ограничение произвольных движений), ригидности (повышение мышечного тонуса) и тремор конечностей (дрожание). Результаты их работы опубликованы в майском номере Nature Genetics.

Объектом исследований был головной мозг умерших людей, а именно участок под названием черное вещество (substantia nigra). Черное вещество находится в базальных ганглиях головного мозга (под корой больших полушарий), основная функция которых — регуляция произвольных движений: перехода от замысла (подготовки действия) к выполнению выбранной программы действия. При паркинсонизме происходит дегенерация нейронов черного вещества, выделяющих дофамин и регулирующих таким образом работу базальных ганглиев в целом. Конкретная причина дегенерации дофаминергических нейронов до сих пор была неизвестна.


Исследования нейронов черного вещества показали быстрое накопление делеций с возрастом, а также у больных паркинсонизмом (рисунок из статьи Kraytsberg et al. 2006. Nature genetics, 38, 518-520)

Техническим ноу-хау, позволившим сделать новые открытия, оказалась возможность исследования мутаций в митохондриальной ДНК (мтДНК) и доли мутантных геномов в каждом конкретном нейроне черного вещества, а не во всей нервной ткани.

Исследования нейронов черного вещества показали быстрое накопление делеций с возрастом. Оказалось также, что некоторые нейроны имеют сильный дефицит цитохром-c-оксидазы (COX–) — фермента, необходимого для функционирования дыхательной цепи и образования молекул АТФ. Анализ показал, что нейроны COX– содержат больше 60% мутантной мтДНК (см. рисунок), и делеции находятся в области генов, кодирующих субъединицы цитохром-c-оксидазы.


Слева: нейроны COX– окрашены в фиолетовый цвет, тогда как нейроны с достаточным количеством цитохром-c-оксидазы (COX+) окрашены в коричневый. Справа: доля делеций в нейроне (красные — нейроны с дефицитом цитохром-c-оксидазы, синие — с достаточным ее количеством). Рис. из статьи Kraytsberg et al. 2006
Важно отметить, что разные нейроны содержат уникальные делеции, что говорит о соматическом происхождении этих мутаций в нейронах. Интересно, что нейроны, выделенные из соседней области головного мозга (гиппокамп) старых индивидуумов не показывали высокого уровня делеций. Возможно, повышенная фоновая активность нейронов черного вещества сопряжена с образованием активных форм кислорода, которые, являясь мутагенами, приводят к образованию делеций в мтДНК. Активные формы кислорода могут появляться также и при метаболизме дофамина. Основываясь на этом предположении, для предотвращения появления делеций врачи предлагают обрабатывать нейроны черного вещества антиоксидантными препаратами.
Итак, соматические делеции в мтДНК играют важную роль в деградации нейронов при старении и болезни Паркинсона. Поскольку делеции появляются независимо в разных нейронах черного вещества примерно в одно и тоже время и затрагивают примерно одно и то же место, скорее всего существуют определенные DILL-мутации, индуцирующие эти делеции. Например, в мтДНК человека существует повтор из 13 пар оснований, который приводит к делециям в соматических тканях (Schon et al. 1989), причем индуцирует именно делеции, затрагивающие гены цитохром-c-оксидазы. Этот повтор (как и все повторы в мтДНК) может быть интерпретирован как DILL-мутация (Cortopassi 2002).

Другая потенциальная DILL-мутация может находиться в митохондрильной ДНК-полимеразе — ферменте, который реплицирует мтДНК. Мутантная форма данного фермента приводит к большому числу ошибок при репликации мтДНК, и линии мышей с таким ферментом страдают от раннего старения из-за накопления большого числа мутаций в мтДНК (Trifunovic et al. 2004).

Скорее всего, болезнь Паркинсона, как и старение, может быть вызвана многочисленными причинами. Например, мутация в ядерно-кодируемом гене альфа-синуклеине приводит к слипанию мутантных белков и образованию цитоплазматических включений, характерных для болезни Паркинсона (Polymeropoulos et al. 1997). Сходный эффект проявляется при нарушении у мышей автофагии — процесса удаления старых белков из цитоплазмы клеток (Hara et al. 2006).

Успех в изучении и лечении каждой из причин болезни Паркинсона и старения вносит свой вклад в общее дело борьбы с этим недугом. Впервые болезнь Паркинсона была описана в 1817 году Джеймсом Паркинсоном. Через век — в 1919 году — была предложена заместительная терапия посредством введения в кровь предшественника дофамина, что компенсирует функцию дегенерировавших нейронов черного вещества. В наше время научно доказана причина дегенерации нейронов и обсуждается возможность предотвращения появления этих делеций посредством антиоксидантов (Bender et al. 2006; Kraytsberg et al. 2006). Хочется верить, что к концу XXI века люди смогут приблизиться к причине еще ближе и научатся удалять DILL-мутации непосредственно из генома.

Источники:
1) Bender et al. High levels of mitochondrial DNA deletions in substantia nigra neurons in aging and Parkinson disease // Nature genetics. 2006. V. 38. P. 515-517.
2) Kraytsberg et al. Mitochondrial DNA deletions are abundant and cause functional impairment in aged human substantia nigra neurons // Nature genetics. 2006. V. 38. P. 518-520.
3) G. Manfredi. mtDNA clock runs out for dopaminergic neurons // Nature genetics. 2006. V. 38. P. 507-508.
См. также: В старении млекопитающих виноваты клеточные мутации, отвечающие за апоптоз, «Элементы»,15.07.2005.
Дополнительные источники:
G. A. Cortopassi. 2002. A neutral theory predicts multigenic aging and increased concentrations of deleterious mutations on the mitochondrial and y chromosomes (PDF, 49 Кб). Free radical biology & medicine. V. 33. P. 605–610.
E. A. Schon, R. Rizzuto, C. T. Moraes, H. Nakase, M. Zeviani, S. DiMauro. A direct repeat is a hotspot for large-scale deletion of human mitochondrial DNA. Science. 1989. V. 244. P. 346–349.
Trifunovic A., et al. 2004. Premature ageing in mice expressing defective mitochondrial DNA polymerase. Nature. V. 429. P. 417-423.
Taylor D.R., Zeyl C., Cooke E., 2002. Conflicting levels of selection in the accumulation of mitochondrial defects in Saccharomyces cerevisiae. PNAS. V. 99. P. 3690–3694.
Polymeropoulos M.H., et al. 1997. Mutation in the a-Synuclein Gene Identified in Families with Parkinson"s Disease. Science 276. P. 2045-2047.
T. Hara et al. 2006. Suppression of basal autophagy in neural cells causes neurodegenerative disease in mice. Nature. Published online 19.04.2006.
Константин Попадьин
elementy.ru (c)

Cамым примитивным животным на земле оказался трихоплакс

Анализ митохондриального генома трихоплакса — загадочного многоклеточного существа, чрезвычайно просто устроенного — показал, что это самое архаичное из всех ныне живущих животных. Простота его строения не является результатом вторичного упрощения, как считали многие специалисты. Трихоплакс, по-видимому, стоит намного ближе к общему предку всех животных, чем другие примитивные представители животного царства, такие как губки и кишечнополостные.

Самое примитивное животное на свете похоже на медленно ползающую тонкую бесформенную пластинку (© Oliver Voigt 2006; фото с сайта wikimedia.org)

К царству животных, по современным представлениям, относятся только многоклеточные организмы. Всевозможные инфузории, жгутиконосцы и другие простейшие, еще недавно называвшиеся в учебниках «одноклеточными животными», сегодня выведены из состава животного царства. Предками животных, по-видимому, были одноклеточные воротничковые жгутиконосцы, или хоанофлагелляты. Кроме них, относительно близкими родственниками животных считаются грибы.

Как выглядели самые первые животные? Какое из ныне живущих животных больше всего похоже на далекого общего предка? Эти вопросы издавна волнуют зоологов. Данные сравнительной анатомии и эмбриологии говорят о том, что первые животные должны были представлять собой нечто вроде шарика (или лепешки), состоящего из двух типов клеток. Клетки наружного слоя несли жгутики и служили для движения. Внутри помещались клетки, похожие на амеб и выполняющие пищеварительную функцию. Примерно так устроены личинки низших животных — губок и кишечнополостных. Многие специалисты считали, что именно эти группы (особенно губки) — наименее изменившиеся потомки общего предка всех животных, то есть самые примитивные из современных представителей животного царства.


Хоанофлагелляты — предполагаемые одноклеточные предки животных (фото с сайта mcb.berkeley.edu)

Однако на почетное звание самого примитивного животного претендовало еще одно весьма странное существо — трихоплакс.
Это плоское создание, похожее на медленно ползающую кляксу, не имеет ни осей симметрии, ни мускулатуры, ни переднего и заднего концов, не говоря уже о таких сложных устройствах, как пищеварительная, нервная, кровеносная или выделительная система. Трихоплакс по своему строению напоминает личинок кишечнополостных, и его действительно довольно долго считали личинкой медузы. Но потом оказалось, что трихоплакс образует половые клетки и размножается половым путем.
Правда, до сих пор не удалось выяснить, как идет развитие оплодотворенного яйца: в лабораторных условиях эмбрионы погибают на очень ранних стадиях. В аквариуме трихоплакс размножается бесполым путем — делится надвое или отпочковывает маленьких многоклеточных «бродяжек», у которых уже есть все типы клеток, имеющиеся у взрослого трихоплакса. Тем не менее открытие полового размножения показало, что трихоплакс — не чья-то личинка, а вполне взрослое самостоятельное существо. Правда, могло оказаться и так, что трихоплакс произошел от более сложно устроенных животных в результате неотении — редукции поздних стадий развития и перехода к размножению на стадии личинки. Это явление довольно широко распространено (известный пример неотенического животного — знакомый аквариумистам аксолотль).

Окончательно решить вопрос о происхождении трихоплакса и его месте на эволюционном древе животного царства мог только тщательный молекулярно-генетический анализ. Геном трихоплакса очень мал (лишь в 10 раз больше, чем у кишечной палочки, и в 100 раз меньше, чем у человека), однако прочесть его зоологи пока не удосужились. И вот несколько дней назад в PNAS появилась достаточно сенсационная статья американских и немецких исследователей о результатах прочтения небольшой, но очень информативной части генома трихоплакса, а именно его митохондриальной хромосомы.
Оказалось, что митохондриальный геном трихоплакса по своему строению занимает промежуточное положение между «ближайшими родственниками животных» (хоанофлагеллятами и грибами) с одной стороны и всеми остальными животными (включая губок и кишечнополостных) — с другой.

Митохондриальные геномы хоанофлагеллят и грибов велики по размеру (порядка 40–80 тысяч пар нуклеотидов), содержат длинные некодирующие участки, располагающиеся как между генами (спейсеры), так и внутри них (интроны), гены белков, необходимых для клеточного дыхания (это основная функция митохондрий), гены рибосомных белков, а также несколько генов, кодирующих белки с неизвестными функциями. Животные, напротив, имеют очень маленькие митохондриальные геномы (порядка 14–18 тысяч пар нуклеотидов), с очень небольшими спейсерами, обычно без интронов. В митохондриальных генах животных закодировано лишь 12–14 белков, необходимых для клеточного дыхания; гены рибосомных белков и белков с неизвестными функциями отсутствуют.


Митохондриальный геном трихоплакса (изображение из статьи в PNAS)

У трихоплакса, как выяснилось, митохондриальный геном очень велик — 43 079 пар нуклеотидов, больше, чем у любого другого животного. Некодирующие участки занимают около половины генома, как у хоанофлагеллят (у животных — не более 25%). Имеется как минимум три интрона (у воротничкового жгутиконосца Monosiga — четыре, у большинства животных — ни одного, за исключением некоторых кишечнополостных, имеющих 1-2 интрона). Имеется пять генов, кодирующих неизвестные белки (у Monosiga — шесть, у животных — обычно ни одного). Гены рибосомных белков, однако, отсутствуют — этот признак отличает трихоплакса от хоанофлагеллят и грибов и сближает его с животными. Авторы статьи считают, что исчезновение из митохондриальной хромосомы генов рибосомных белков, возможно, является синапоморфией животного царства — то есть новоприобретенным признаком, который впервые появился у общего предка всех животных и по которому любое современное животное можно отличить от не-животных.
Полученные результаты подтверждают точку зрения, согласно которой трихоплакс — самое примитивное из ныне живущих животных. Он, безусловно, не является упростившимся потомком губок или кишечнополостных, чьи митохондриальные геномы сохранили гораздо меньше примитивных черт. Простота организации трихоплакса первична. Объясняется она тем, что из всех многочисленных и разнообразных потомков «общего предка всех животных» трихоплакс изменился меньше всех.

Источник: Stephen L. Dellaporta, Anthony Xu, Sven Sagasser, Wolfgang Jakob, Maria A. Moreno, Leo W. Buss, Bernd Schierwater. Mitochondrial genome of Trichoplax adhaerens supports Placozoa as the basal lower metazoan phylum // PNAS. 2006. Он-лайн публикация 26.05.2006.
Александр Марков[/b]

http://elementy.ru (c)