Поздно зачавшие деды передали своим филиппинским внукам длинные теломеры

Теломеры — концевые участки хромосом — играют роль своеобразных амортизаторов для ДНК. При каждом делении клетки нити ДНК укорачиваются, и теломеры принимают удар на себя. Они, подобно защитному слою, стираются, охраняя значимую генетическую информацию от исчезновения. Когда теломеры становятся слишком короткими, деление клетки прекращается, потому что тогда она начнет терять гены. Укорочение теломер иногда называют одной из главных причин изнашивания тканей: в них не остается делящихся клеток, которые могли заменить старые и поврежденные. А изначальная длина теломер коррелирует с продолжительностью жизни организма и его здоровьем.

С возрастом теломеры укорачиваются в большинстве клеток человеческих тканей. Исключение составляет мужская половая система: в клетках-предшественниках сперматозоидов теломеры с течением времени, наоборот, растут. До сих пор неясно, с чем именно это может быть связано. Возможно, в этой ткани активнее, чем в других, работает теломераза — фермент, наращивающий концы хромосом. А может быть, клетки с более длинными теломерами более жизнеспособны и выживают своих конкурентов из ткани. Так или иначе, чем старше отец, тем более длинные теломеры на хромосомах в его сперматозоидах, и половину этих хромосом он передает своим детям. С матерями это не работает: с возрастом теломеры в яйцеклетках, наоборот, незначительно укорачиваются. Но когда ученые измеряют длину теломер в клетках человека, они, как правило, ориентируются на среднее значение, поэтому у поздних детей теломеры оказываются длиннее.

Американские исследователи решили проверить, передается ли длина теломер следующим поколениям. Ведь если ребенок унаследовал от отца длинные концы хромосом, то они должны передаться его детям, уже вне зависимости от того, во сколько лет он их зачал. Ученые воспользовались данными лонгитюдного проекта, наблюдавшего за здоровьем и питанием филиппинцев. Он начал свою работу еще в 1983—1984 годах, когда для мониторинга были отобраны несколько тысяч беременных женщин. С тех пор и до 2005 года их детей и их самих регулярно обследовали. В 2016 году исследователи измерили длину теломер людей, рожденных в 1983—1984 годах, их родителей, а также дедушек и прадедушек. Всего в выборку вошли более 3000 филиппинцев.

Оказалось, что эффект «старше отец — длиннее теломеры» воспроизводится в поколениях детей и внуков, и во втором поколении он проявляется слабее, чем в первом. Ученые оценивали стандартное отклонение длины теломер потомства в пересчете на возраст отца при зачатии  (т.е. определяли, насколько неслучайно влияние возраста отца на теломеры ребенка), и оно от отцов к детям упало в два раза, а от детей к внукам — в три. У пра- и праправнуков эффект обнаружить уже не удалось, но авторы работы списывают это на недостаточный размер выборки старших поколений.

Интересно, что длина теломер передавалась как по отцовской, так и по материнской линии, то есть характерное для яйцеклеток укорочение теломер себя проявило не столь сильно, как удлинение теломер в сперматозоидах.

Авторы работы полагают, что наследование длинных теломер может быть не просто следствием отцовского возраста при зачатии, но специально приобретенным адаптивным механизмом. Поддержание длины теломер требует энергетических затрат. И если организм существует в неблагоприятных условиях, то ему выгоднее тратить ресурсы на размножение, чем на удлинение концов ДНК, а вместе с этим — на продление жизни в целом.

Отец, зачавший ребенка в пожилом возрасте, находился, предположительно, в благоприятных условиях, так как смог до этого возраста дожить. А значит, его сын, унаследовавший длинные теломеры, может позволить себе тратить больше энергии на их поддержание и отложить размножение на потом, поскольку отцовский возраст служит свидетельством тому, что прямой угрозы для жизни в этой среде нет.

В то же время, если отец размножается в молодом возрасте, это может быть связано с не самыми благоприятными для долгой и беззаботной жизни условиями, и тогда его сыну тоже предстоит обзаводиться потомством как можно раньше и не тратить силы на удлинение теломер. В следующих работах, по всей видимости, авторам предстоит проверить, влияют ли физиологические особенности отца (например, курение или образ жизни) на длину теломер, и изменяется ли под их действием принцип наследования.