Ученые считают, что первые организмы с истинным ядром, то есть эукариоты, появились около 2 млрд лет назад. Они являлись такими же потомками общего предка LUCA с тем же типом ДНК, как и все последующие формы жизни на Земле. Первые ядерные организмы тоже были одноклеточными. К ним принадлежали грибы и особенно первые дрожжи, которые также считаются биологически «бессмертными».
В исследовании, опубликованном в 2013 г. в научном журнале Cell, группа ученых из США и Великобритании сообщила о следующих результатах опытов по размножению так называемых делящихся дрожжей[63]:
«Многие одноклеточные стареют: с течением времени начинают делиться медленнее и в конце концов умирают. При почковании дрожжей асимметричная сегрегация клеточных повреждений приводит к старению материнских клеток и омоложению дочерних. Мы предполагаем, что организмы, в которых подобная неравномерность отсутствует или поддается настройке, могут вовсе не подвергаться возрастным изменениям.
Увеличение срока жизни также наблюдается у видов, развивших более эффективные механизмы устойчивости к стрессу, и мутантов с повышенной способностью справляться со связанными с ним травмами. В организмах, которые не подвержены старению, его может запустить перенапряжение – как за счет ускоренного возникновения повреждений, так и из-за изменения способа их распределения.
Современная модель научной деятельности в области геронтологии гласит, что износу подвержены все организмы. Но, не обнаружив того в клетках делящихся дрожжей S. pombe, которые были выращены в благоприятных условиях, мы усомнились в данной точке зрения и доказали, что асимметричная сегрегация большого количества повреждений запускает в S. pombe переход от нестарения к старению. Дальнейшие исследования прояснят механизмы, лежащие в основе этой трансформации, и ее зависимость от условий окружающей среды.
Соматические клетки человека проявляют возрастные изменения после определенного количества делений in vitro[64], тогда как раковым, половым и самообновляющимся стволовым клеткам, наоборот, согласно предположениям, свойственно репликативное бессмертие. ‹…› Сравнительные исследования стареющей и нестареющей жизненных стратегий у одноклеточных помогут прояснить, что определяет потенциал размножения и износа клеток в высших эукариотических организмах».
Авторы исследования сделали следующие выводы:
● клетки делящихся дрожжей не стареют при благоприятных условиях роста;
● отсутствие старения не зависит от симметричности деления;
● старение происходит после вызванной стрессом асимметричной сегрегации повреждений;
● после стресса совокупные наследуемые показатели связаны со старением и смертью.
Одноклеточные дрожжи были одними из первых ядерных организмов, и предполагается, что они сохранили возможность деления без старения при идеальных условиях. В ходе эволюции, примерно 1,5 млрд лет назад, появились первые многоклеточные эукариоты. Позднее, около 1,2 млрд лет назад, они обзавелись герминативными[65] и соматическими клетками и приобрели способность к половому размножению. (Здесь, как и везде в биологии, имеются исключения: не все ядерные многоклеточные организмы размножаются именно так.)
В конце XIX в. ученые стали исследовать клетки зародышевой линии так, как если бы те полностью отличались от остальных. В основном многоклеточные организмы состоят из множества соматических клеток, но для сохранения и выживания вида фундаментальное значение имеют малочисленные гоноциты[66], производящие необходимые для размножения гаметы (яйцеклетки и сперматозоиды). Кроме того, гоноциты считаются биологически «бессмертными», и это означает, что они, в отличие от смертных соматических клеток, не знают старости, хотя и умирают вместе со всем организмом.
Как правило, соматические клетки, давая начало большинству клеток тела, делятся митозом (геноматериал в потомстве распределяется аналогично родителю). Гоноциты делятся мейозом (половым путем) и таким образом производят яйцеклетки или сперматозоиды с половиной хромосом, которые сливаются во время оплодотворения гамет.
У полового размножения много преимуществ (например, оно позволяет ускорить эволюцию), но и недостатков не меньше: так, скажем, выживание требуется только клеткам зародышевой линии. С биологической точки зрения при половом размножении соматические клетки идут в расход, в то время как бессмертные, не стареющие гоноциты, передают генетический материал из поколения в поколение.
