Скорость накопления соматических мутаций зависит от продолжительности жизни млекопитающих

Соматические мутации накапливаются в течение жизни; их связывают с развитием рака и старением. Скорость и паттерны возникновения мутаций в основном изучались на людях, однако понимание этого процесса у животных может многое сказать нам об его роли.

Ученые из Великобритании и Германии изолировали 208 кишечных крипт у 56 животных 16 различных видов с разными продолжительностью жизни и массой тела: колобуса, кошки, коровы, собаки, хорька, жирафа, морской свиньи, лошади, льва, мыши, голого землекопа, кролика, крысы, кольцехвостого лемура, тигра, а также человека. Крипты выбрали потому, что гистологически их легко определить и изолировать. К тому же в исследованиях на людях было показано, что индивидуальные крипты развиваются из одной стволовой клетки, а мутации накапливаются линейно с возрастом под действием внутренних процессов, а не мутагенов.

Соматические мутации изучили с помощью полногеномного секвенирования и биоинформатического анализа. Преобладали замены цитозина на тимин в CpG-сайтах, частоты других замен и инделов варьировали.

В целом мутационные процессы были похожи у разных видов, однако скорость накопления мутаций различалась значительно. Так, у человека выявили 47 замен и 2,5 индела в год на геном, а у мыши — 796 и 158 соответственно.

Авторы продемонстрировали отрицательную корреляцию между продолжительностью жизни и числом соматических мутаций, возникающих за год. При этом масса тела не показала такой простой корреляции. Так, у жирафа и голого землекопа мутации накапливались примерно с одной скоростью, при этом у этих животных сходные продолжительности жизни, а массы тела отличается в 23 000 раза. У коров, жирафов и лошадей масса тела больше, чем у человека, а скорость накопления соматических мутаций в несколько раз выше, что соответствует их более короткой продолжительности жизни. Исследователи не смогли объяснить эту зависимость каким-то одним биологическим процессом или путем репарации ДНК.

По мнению авторов, обратная связь продолжительности жизни и скорости накопления соматических мутаций соотносится с теорией, что эти мутации играют роль в старении. Они также предлагают альтернативные объяснения. Например, от продолжительности жизни может зависеть скорость деления клеток, и через нее — мутации. Впрочем, наблюдаемые результаты эту теорию не подтверждают.