Зачем мы стареем. Наука о долголетии: как продлить молодость

Мушиная комната существовала с 1910 по 1928 год и оказала огромное влияние на развитие биологии. Начатые здесь исследования превратили мушек в один из самых широко используемых модельных организмов и дали старт успеху еще нескольких нобелевских лауреатов. Особо выделяется фигура американского генетика Германа Мёллера, который открыл мутагенный эффект радиации на ДНК, за что и получил Нобелевскую премию по медицине в 1946 году. К 2000 году геном дрозофилы был целиком расшифрован, и выяснилось, что он состоит из порядка 13 600 генов всего лишь на четырех хромосомах. В 2003 году, когда был расшифрован генетический код человека, оказалось, что 60 % мушиных генов есть и у нас, что поразительно – ведь, значит, эти гены сохранились у обоих видов в течение бессчетных веков и поколений от общего предка, который жил примерно 3,5 миллиарда лет назад. Сейчас мы знаем, что около 75 % генов, участвующих в развитии человеческих болезней, есть и у дрозофил.

В относительно простой геном мушек легко вмешиваться, чтобы смоделировать нужные свойства в лабораторных условиях, к тому же они быстро и охотно размножаются, содержать их почти ничего не стоит и опыты над ними не вызывают возмущения защитников прав животных. Неудивительно, что дрозофилы привлекают биологов самых разных специальностей. За долгие годы опытов о плодовых мушках стало известно очень много и сложился целый арсенал манипуляций их геномом. В наши дни исследователи запросто выписывают готовые генетические линии мушек-мутантов почти любого сорта из центров разведения дрозофил в США и Европе, а на сайте FlyBase могут получить массу информации о биологических особенностях плодовых мушек и проведении опытов над ними.

Помимо прочего, мозг мушек удобен как упрощенная модель для исследований основных принципов функционирования этого органа и его болезней, а также для проверки теорий, ведь в нем всего 100 тысяч нейронов (в человеческом 100 миллиардов). Нейробиологи первыми обратились к дрозофилам как упрощенным модельным организмам и обнаружили, что их мозг удивительно схож с мозгом млекопитающих, в том числе с нашим. Он имеет гематоэнцефалический барьер – защиту от вредных веществ, циркулирующих в остальном теле, а также сложную центральную нервную систему и другие черты организации, напоминающие наши.

При этом локализовать мушиный мозг отдельно от остального организма проще простого. На третьей личиночной стадии, объясняет Кармена, мушка представляет собой что-то вроде кулька жидкой плоти, большая часть которой будет отправлена на переработку при окукливании – подготовке к превращению во взрослую особь. Внутри этого кулька, однако, уже сформированы мозг и центральная нервная система. «То есть мы можем взять личинку и, скажем, обработать ее каким-нибудь противораковым препаратом и посмотреть на реакцию нервной системы… – рассказывает Кармена. – Понятно, что выводы, которые можно сделать таким образом, имеют свои ограничения, но по основным процессам деления и дифференциации клеток уже можно увидеть, будут ли проблемы».

Хотя мушки обычно не страдают старческим слабоумием, у дрозофил, как и у человека, есть ген, задействованный в наследственной разновидности болезни Альцгеймера. Ученые воспользовались этим, чтобы вывести трансгенных мух, в организме которых разыгрываются разные симптомы болезни Альцгеймера, в том числе накопление белковых бляшек в мозге с последующей потерей памяти (да, у мушек есть память, хотите верьте, хотите нет, – и со вполне измеримыми параметрами), трудности с передвижением, потеря способности к обучению, ранняя смерть. Эти трансгенные мушки, как и другие «дизайнерские» животные, созданные для изучения болезней мозга, помогли развить наши представления о процессах нейродегенерации и дали ученым возможность испробовать разные методы лечения. У некоторых мутантов замечательно красноречивые имена. Мутант «жмурик», например, умирает прежде срока из-за деградации мозга. «Губка» страдает от патологии, очень напоминающей болезнь Крейтцфельдта – Якоба (она же губчатая энцефалопатия, или коровье бешенство). «Швейцарский сыр» с возрастом развивает патологию, похожую на боковой амиотрофический склероз.