Крупные собаки стареют быстрее, и ученые нашли подсказку в их ДНК

Исследование 894 собак показало, как изменения в ДНК могут помочь объяснить различия в старении, продолжительности жизни и состоянии здоровья между крупными и мелкими породами. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science.

Маленькая собака может прожить почти вдвое дольше, чем большая. Однако до сих пор не было ясно, стареет ли организм большой собаки быстрее или же собака просто умирает раньше. Изучив химические метки на ДНК 894 домашних собак, исследователи обнаружили доказательства того, что более крупные собаки действительно стареют быстрее на молекулярном уровне.

Наиболее существенные изменения наблюдались в участках ДНК, способных к самокопированию и перемещению по геному. Это говорит о том, что у крупных собак не просто более короткая продолжительность жизни. Исследование было сосредоточено на домашних животных, участвующих в проекте «Старение собак» — долгосрочном исследовании собак, живущих в обычных американских домах.

Анализ был проведен Блейзом Маринером, Брианой Маккой и Ноа Снайдер-Маклером из Университета штата Аризона. «Для любителей крупных собак наши результаты дают биологическую подсказку, почему время, которое они проводят с нами, часто короче», — пояснили они.

894 собаки, примерно половина из которых были чистокровными, а половина – метисами, сдавали кровь один раз в год в течение до четырех лет. Владельцам и их ветеринарам были разосланы наборы для взятия образцов крови, которые затем были отправлены в Техасский университет A&M. Затем ДНК была секвенирована в Финиксе в Институте трансляционной геномики, всего было секвенировано 1640 образцов в период с 2021 года по начало 2024 года.

В этой ДНК команда исследователей измеряла не сам генетический код, а небольшие химические метки, прикрепленные к нему. Эти метки помогают определить, какие гены включаются, а какие выключаются.

Биологи называют эти метки метилированием ДНК, и их структура предсказуемым образом меняется по мере старения животного. Модель, которая определяет возраст по этим меткам, называется эпигенетическими часами. Установленные здесь часы позволяли предсказывать возраст собаки в среднем с точностью до года.

Примерно 42 процента исследованных группой участков ДНК изменились с возрастом, и большинство из них со временем утратили свои химические метки. Эта потеря была особенно распространена в одном типе ДНК: повторяющихся последовательностях, способных копировать себя и вставлять копию в другое место генома.

Биологи называют их транспозабельными элементами или прыгающими генами, а химические метки помогают держать их под контролем. У крупных собак гены, отвечающие за прыжки, с возрастом теряли свои признаки примерно на 31 процент быстрее, чем у мелких собак. В местах, где эти гены активируются, разница между крупными и мелкими собаками составляла менее половины этой величины.

Наибольший разрыв наблюдался в самых молодых семействах «прыгающих» генов, тех, которые распространились по геному сравнительно недавно. В одной из семей, в которой наблюдалось увеличение численности предков собак и их диких родственников, влияние возраста было на 43,5 процента сильнее у крупных собак.

Но размер — лишь один из факторов, влияющих на старение. «Даже внутри одной породы и даже среди собак одинакового размера и возраста некоторые животные остаются энергичными, в то время как у других возрастные заболевания развиваются гораздо раньше», — объясняют ученые. «Это более широкий вопрос для нас: теперь, когда мы можем измерять молекулярный возраст, можем ли мы объяснить, почему собаки с одинаковым днем рождения достигают разного возраста?»

По мнению Снайдер-Маклер, эти различные пути развития являются результатом действия генов и, что более важно, окружающей среды. Сейчас его команда использует подробные записи о жизни каждой собаки, полученные в рамках проекта, чтобы выяснить, какие именно события влияют на темпы молекулярного старения.