Почему в ходе эволюции возникла такая колоссальная разница в сроке жизни у рабочих и репродуктивных термитов?

Прежде всего потому что после основания колонии у королей и королев самый низкий риск смертности от внешних причин. Их защищают рабочие и солдаты. Соответственно, естественный отбор идёт на увеличение срока жизни.

Кстати, у солдат работает суицидальный альтруизм, и отбор у них не может идти на увеличение продолжительности жизни. Собственно, это одна из причин разногласий между трансгуманизмом и эффективным альтруизмом — утилитаризм.

И чтобы два раза не вставать: у людей социальный статус — один из самых значительных факторов долгожительства. Спросите у Петра Федичева.

Ученые выделяют несколько физиологических и молекулярных механизмов увеличения продолжительности жизни репродуктивных термитов.

Во-первых, это устойчивость к окислительному стрессу.

Так, долгоживущие матки термитов Reticulitermes speratus демонстрируют значительно более высокую активность антиоксидантных ферментов (каталазы и супероксиддисмутазы).

Они значительно меньше страдают от окислительного повреждения белков, липидов и ДНК.

Кроме того, исследование другого термита R. Chinensis показало, что дифференциация рабочих в репродуктивные особи была связана с повышенной экспрессией гена каталазы.

Ещё одна причина долголетия королей и королев — хорошая защита от транспозонов и стабильность ДНК.

Про транспозоны в книге Open Longevity есть отдельная глава. Тема в старении невероятно важная.

Так вот, у вида R. Speratus экспрессия гена BRCA1, связанного с защитой ДНК от повреждений, в соматических тканях была выше у долгоживущих королей, чем у короткоживущих рабочих. Как предполагают авторы, путь репарации ДНК, связанный с BRCA1, способствует долголетию термитов.

Такой ген есть и у человека, а мутация в нем ассоциирована с раком молочной железы.

Способ скрининга пациентов на вероятность развития рака молочной железы в будущем из-за мутации BRCA1 и BRCA2 был запатентован компанией Myriad Genetics. Благодаря этой технологии Myriad прошла путь от стартапа, основанного в 1994 году, до крупной компании со штатом в 1200 работников и годовой прибылью $500 млн в 2012 году.

Дальше был скандал и эпохальный судебный процесс «Ассоциация молекулярной патологии против Myriad Genetics» из-за цены теста.

Также BRCA1 и BRCA2 известны, как гены Анджелины Джоли. Именно из-за мутаций в них она удалила обе груди в 2013 году, чтобы избежать рака.

Ещё ряд генов, связанных с репарацией ДНК и поддержанием стабильности генома (RsBRCA1, RsMCPH1, RsXRCC3 и RsMLH1) значительно активировались в репродуктивных тканях по сравнению с их экспрессией в соматических тканях у королей и маток термитов R. Speratus.

Они могут защищать зародышевую линию от накопления прогрессирующих повреждений ДНК.

А сильное эволюционное давление, как отмечают японские учёные, оказываемое на долгоживущие организмы с длительным репродуктивным периодом, могло усилить экспрессию генов репарации ДНК в репродуктивных тканях.

Защита транспозонов также может быть связана с исключительной продолжительностью жизни королей и королев. Проблема в том, что траспозоны, что у насекомых, что у людей, активизируются с возрастом и разносят геном к чертям собачим.

Исследование термитов Macrotermes bellicosus показало, что у короткоживущих рабочих активность транспозонов заметно сильнее увеличивалась с возрастом, чем у долгоживущих репродуктивных особей.

При этом у именно этого вида зафиксирована самая большая разница в продолжительности жизни среди всех социальных насекомых: 20 лет и несколько месяцев.

Также у королей и маток был повышен уровень PIWI-взаимодействующей РНК (piRNA) в соматических тканях, одного из главных глушителей транспозонов.

piRNA обычно активны лишь в клетках половой линии, обеспечивая целостность генома для его передачи будущим поколениям.

В связи с этим авторы данного исследования выстроили интересную аналогию, связанную с теорией одноразовой сомы:

«У высокосоциальных насекомых со стерильными (прим.: не размножающимися) рабочими, королев и королей можно рассматривать как эквивалент зародышевой линии колонии.

Тогда рабочие особи будут представлять одноразовую сому. Подобно органам многоклеточного организма, практически все воспроизводство осуществляется через долгоживущих маток (а у термитов также и королей). В то время как рабочие специализируются на таких задачах, как обеспечение пищей или забота о здоровье колонии.

Эта аналогия с организмом отражена в концепции суперорганизма. Наши результаты поддерживают эту аналогию и концепцию одноразовой сомы. Репродуктивные особи и в некоторой степени «более ценные» второстепенные рабочие, по-видимому, защищены от старения механизмом, который в основном активен в зародышевой линии одиночных животных».²

Поэтому увеличенная продолжительность жизни репродуктивных термитов может быть частично объяснена подавлением транспозонов. Активность которых, как мы знаем, связана с нестабильностью генома, клеточным старением и воспалением.

Ещё один фактор, который выделяют ученые в долголетии термитов — адаптация к кислородному голоданию, гипоксии. Так, исследование термитов R. Speratus показало, что атмосфера в королевских жилищах в гнездах термитов была гипоксической (с пониженным содержанием кислорода) и гиперкапнической (с высоким содержанием CO2). Что ученые связывают с улучшением работы антиоксидантной системы королей и маток.

А взаимосвязь между адаптацией к гипоксии и долголетием может иметь место и у других долгоживущих животных. Таких, как голый землекоп.

Кстати, одна из версий о долгожительстве в Лома Линде, здесь, в LA, также связана с умеренной гипоксией.

Что это нам даёт? Это нам даёт почву для размышлений о том, как подобрать комбинированную генную терапию уже для млекопитающих.