Изучение смерти червей позволяет понять механизим наступления гибели оранизма
Смерть необратима, ей подвластны все, за исключением некоторых простейших организмов. Но что она собой представляет и каковы механизмы гибели клеток, тканей, всего организма?
Впервые ученые смогли наблюдать наступление смерти у прозрачных червей вида Caenorhabditis elegans, организм которых весьма прост. Процесс, за которым наблюдали ученые, позволяет прояснить некоторые детали умирания людей. Правда, у червей этого вида процесс умирания отличается от аналогичных процессов иных живых организмов.
Почему? Окоченение червей происходит до смерти, а не после нее. «Мы очень удивлены там, что у червей окоченение происходит до того, как животное умирает. И по этому признаку можно понять, что организм червя вот-вот умрет. У сложноорганизованных животных и людей смерть наступает из-за прекращения кровообращения. Сердце перестает биться, кровь не прокачивается по сосудам, мозг и другие органы умирают.
Но у червей вида C. Elegans все обстоит по-другому. У них нет ни кровеносной системы, ни дыхательной. В 2013 году эта же команда исследователей изучила процесс умирания, проходящий в организме нематоды, еще одного червя, тело которого прозрачно. Тогда ученым удалось получить изображение «вспышки голубого флуоресцентного света», проходящего через организм в момент смерти клеток.
На этот раз ученые постарались углубиться в ситуацию, изучив ее во всех подробностях. У C. Elegans в момент гибели клеток тоже наблюдается флуоресценция. Кроме того, в этот же момент мускулы коченеют — причем еще до того, как червь погибнет окончательно. Тело червя в это время может еще двигаться, как будто бы ничего и не происходит.
Проблема вызвана ионами кальция. Когда смерть «распространяется» по телу, то есть клетки массово гибнут, они выбрасывают особое химическое соединение. Именно оно вызывает появление флуоресценции, которую наблюдали ученые. Это вещество — антраниловая кислота.
«Это свечение и окоченение — следствие массовой гибели клеток. Оно продолжается до тех пор, пока организм не гибнет окончательно», — объясняют члены научно-исследовательской команды.
Понятно, что само по себе исследование интересно. Но еще более актуальным для современной науки оно становится в плане изучения смерти высших животных, а также человека. Что такое смерть? Обратимы ли процессы, происходящие в организме высокоорганизованных животных в момент гибели? Ответы на эти вопросы, вне всяких сомнений, жизненно важны для человека — ведь сейчас многие ученые проводят изучение возможности продлить жизнь человека или вовсе сделать его бессмертным.
Так вот, у человека все это связано с АТФ (Аденозинтрифосфорная кислота). Это универсальный носитель энергии практически у всех высокоорганизованных организмов. В момент смерти прекращается выработка АТФ, и организм погибает вследствие энергетического голода. В это же время происходит выделение кальция, что приводит (несколько позже) к окоченению тканей. Эти процессы известны, но не совсем ясно как, когда и почему прекращается выработка АТФ, и является ли этот процесс обратимым.
В исследовании нематод ученые анализировали, среди прочих показателей жизнедеятельности, концентрацию АТФ. Так вот, он остается неизменным практически до самого момента гибели червя. За несколько мгновений до смерти уровень АТФ очень сильно падает. По мнению ученых, которые проводят это исследование, изучение червей, а возможно, и более сложных организмов, позволит понять, в состоянии ли мы обратить или хотя бы приостановить процессы, которые приводят к смерти.
Но прежде придется провести еще немало экспериментов с C. Elegans. Их организмы достаточно простые, так что с течением времени ученые смогут понять точно, что происходит и почему. Также специалисты попробуют модифицировать организм червей таким образом, чтобы продлить их жизнь, замедлив процессы, которые приводят к гибели.
Пока что это невозможно, поскольку «волна смерти распространяется от клетки к клетке, выделяется кальций. Все это подобно пожару, когда огонь перекидывается на рядом стоящие объекты, все горит, и в конце дом сгорает дотла и падает». Так объяснили процесс умирания червя специалисты, которые изучали C. Elegans.
Результаты этого исследования опубликованы в авторитетном научном журнале Cell Reports.
