Гренландская акула живет 400 лет

Рис. 1. Гренландская акула — исключительно медлительный крупный хищник, живущий в арктических морях. Фото с сайта wired.com

Исследование хрусталиков глаз гренландской акулы (Somniosus microcephalus) показало, что возраст ее крупных особей — около 400 лет. Причем такая продолжительность жизни является для этого вида правилом, а не исключением. Судя по всему, гренландская акула — самое долгоживущее современное позвоночное животное.

Смерть, как ни странно, — относительно новое изобретение эволюции. Первые обитатели планеты Земля, бактерии и археи, были потенциально бессмертны. Одноклеточные существа могут, конечно, погибать от самых разных внешних причин, но запрограммированной смерти, обязательно завершающей каждый жизненный цикл и приводящей к образованию трупа, у них нет. Она появляется вместе с многоклеточностью, связанной с половым размножением. Еще в 1914 году довольно известный зоолог, профессор Евгений Александрович Шульц, писал об этом:

«Природа обладала всеми средствами сделать индивидуум бессмертным, но она выбрала для него смерть. Вместо постоянного молодения отдельных органов — посредством молодения их клеток — она выбрала молодение всего организма с помощью одной клетки. Она отняла у нас бессмертие и взамен его дала нам любовь».

Похоже, что Шульц был прав. Ни из каких известных законов природы не следует, что любой многоклеточный организм должен непременно стареть и умирать. Сейчас, например, мы знаем, что отдельные особи коралловых полипов могут жить больше четырех тысяч лет, и нет причин считать, что этот возраст — предельный (E. B. Roark et al., 2009. Extreme longevity in proteinaceous deep-sea corals). Правда, установлено это для таких полипов, у которых особь является частью колонии. Самостоятельные организмы, и особенно обладатели сложных нервных систем, как правило, имеют ограниченный срок жизни — для каждого вида свой.

Например, показано, что у млекопитающих продолжительность жизни находится в обратной зависимости от скорости обмена веществ и в прямой зависимости от относительного размера мозга (M. A. Hofman, 1983. Energy metabolism, brain size and longevity in mammals). У других животных такие зависимости наверняка разнороднее и сложнее. Впрочем, и среди млекопитающих есть особые случаи. Самый знаменитый из них — это голый землекоп (Heterocephalus glaber), африканский грызун, обладающий эусоциальностью, подобно общественным насекомым. Колония землекопов во многом напоминает термитник — она состоит из «матки» (размножающейся самки), ее двух-трех «мужей» и нескольких десятков «рабочих» обоих полов, которые не размножаются. При этом голые землекопы практически не стареют и могут жить больше 30 лет; для млекопитающих такого размера это уникальный случай (см. Геном голого землекопа — ключ к секрету долголетия? «Элементы», 11.11.2011). Отсутствие старения, приводящее к огромному — раз в десять по сравнению с мышами и крысами — повышению продолжительности жизни, позволяет рабочим особям, не тратящим ресурсов на собственное размножение, заботиться подряд о многих поколениях новорожденных потомков матки. Но самое интересное в этой истории — возможность «отключить» старение в случае, если на это есть эволюционный «запрос». Голые землекопы показывают нам, что такая возможность существует. И тут открывается огромное поле для исследований.

До каких величин в принципе может дойти индивидуальная продолжительность жизни сложного многоклеточного животного — например, позвоночного — и есть ли тут вообще какой-то естественный предел? Чтобы это выяснить, надо сперва разобраться в том, сколько реально живут позвоночные животные в природе. А это не всегда легко. Но понемногу факты накапливаются. Новый интересный фрагмент информации на эту тему недавно подарила ученым гренландская полярная акула (рис. 1).

Гренландская акула (Somniosus microcephalus) — вид акул, широко распространенный в Северной Атлантике. Это самая крупная рыба из тех, что постоянно живут в арктических водах; обычный размер взрослых особей — 4–5 метров. При этом растут гренландские акулы достаточно медленно — по сантиметру в год. А значит, есть основания полагать, что самые крупные из них вполне могут иметь возраст 400–500 лет или больше. Если это подтвердится, гренландская акула, вероятно, окажется самым долгоживущим из современных позвоночных.

Но как узнать, сколько лет акуле? Чаще всего возраст рыб определяют по костям (на них отпечатываются следы ежегодного нарастания в виде пластинок или полосок). Беда в том, что акула — это хрящевая рыба, и ни одной кости в ее теле попросту нет. Поэтому датские и норвежские морские биологи, решившие выяснить сроки жизни гренландских акул, были вынуждены придумать другой подход. Они исследовали хрусталик — часть глаза, которая и у акул, и у человека работает оптической линзой.

Почему именно хрусталик? Дело в том, что у этого органа есть одно уникальное свойство. Прозрачные белки, из которых хрусталик в основном состоит, — кристаллины — в силу своей функции заключены внутри него и практически не участвуют в обмене веществ. А в центре хрусталика, в его так называемом ядре, могут сохраняться на всю жизнь молекулы белка, накопившиеся там еще до рождения. Очевидно, что возраст этих молекул будет равен возрасту всего животного.

Возраст белков ядра хрусталика акул определялся классическим радиоуглеродным методом, то есть по соотношению разных типов атомов углерода (см. Радиометрическое датирование). Этим методом обычно датируют, например, археологические образцы. К живым современным животным его применяют гораздо реже, хотя технически этому ничего не мешает. В данном случае в распоряжении исследователей было 28 акул разного размера — от 81 до 502 см. Иными словами, самая большая акула была пятиметровой. Такой большой материал должен был дать четкий ответ на озадачивший исследователей вопрос.

Прежде всего выяснилось, что три самые мелкие акулы родились после начала 1960-х годов, то есть они не могут быть намного старше полувека. Дело в том, что на рубеже 1950-х и 1960-х годов содержание «тяжелого» радиоактивного углерода (¹⁴С) в океанской воде резко подскочило из-за начавшихся тогда ядерных испытаний. Это явление называют «бомбовым пиком» или «бомбовым пульсом» (bomb pulse). Содержание «тяжелого» углерода в хрусталиках трех самых мелких акул показывает, что они родились уже в эпоху «бомбового пульса». А вот в хрусталиках всех остальных 25 акул содержание «тяжелого» углерода, как и ожидали, оказалось заметно ниже: они родились до того, как человечество освоило атомную энергию.

Что происходит дальше с «тяжелым» углеродом ¹⁴С? Он распадается, причем скорость этого процесса никак не зависит от внешних условий: именно поэтому доля ¹⁴C в углероде, входящем в состав объекта в данный момент, может служить как бы стрелкой встроенных часов. Собственно, измерение доли ¹⁴C и есть суть радиоуглеродного метода. В нашем случае очевидно, что чем меньше доля ¹⁴C в белках ядра хрусталика данной акулы, тем эта акула старше. Тут, конечно, есть всевозможные поправки и допуски, но в общем, имея такие данные, можно вычислять годы рождения акул достаточно достоверно.

Оказалось, что чем акула крупнее, тем больше оценка ее возраста, полученная радиоуглеродным методом (применение которого само по себе никак с размером рыбы не связано). Эта зависимость соблюдается неуклонно (рис. 2). Значит, метод работает. Исследователей, конечно, интересовали в первую очередь «даты рождения» двух самых больших акул — пятиметровых (их точная длина 493 см и 502 см). Так вот, возраст одной из этих акул был в итоге оценен как 335 ± 75 лет, а возраст другой как 392 ± 120 лет. Это означает, что самая старая акула вполне могла уже плавать по Северной Атлантике в первой половине XVII века, когда Россией правил царь Михаил, а в Европе полным ходом шла Тридцатилетняя война.

Рис. 2. Зависимость «углеродного возраста» акул (рассчитанного по содержанию изотопа ¹⁴C в ядре хрусталика) от их размера. Иллюстрация из обсуждаемой статьи в Science, с изменениями

Между тем гренландские акулы бывают и шестиметровыми (судя по справочникам, их максимальная зафиксированная длина — 640 см). Что еще занятнее, уже давно известно, что самки гренландских акул достигают половой зрелости при длине около четырех метров. И теперь, исходя из собранных данных, можно утверждать, что этой длины они достигают в возрасте примерно 150 лет. Только тогда гренландская акула становится взрослой.

Итак, получается, что гренландская акула — самое долгоживущее позвоночное на свете. Раньше таковым считали гренландского кита, который может доживать как минимум до 211 лет (см. В интернете появилась новая база данных по продолжительности жизни позвоночных AnAge — самая полная и точная, «Элементы», 15.06.2009). Интересно, что эта оценка тоже была получена с помощью анализа химического состава хрусталика глаза (J. C. George et al., 1999. Age and growth estimates of bowhead whales (Balaena mysticetus) via aspartic acid racemization). Но гренландская акула, если можно так выразиться, живет еще медленнее. Ничего поразительного тут в общем-то нет, новые данные хорошо вписываются в известные тенденции: при крупном размере и заведомо низкой скорости обмена веществ (в ледяном океане у холоднокровного животного другой быть и не может) медленное развитие вполне естественно. Но полученные конкретные цифры возраста, конечно, впечатляют. Интересно, могут ли они у каких-нибудь позвоночных быть еще больше?

Источник: Julius Nielsen, Rasmus B. Hedeholm, Jan Heinemeier, Peter G. Bushnell, Jorgen S. Christiansen, Jesper Olsen, Christopher Bronk Ramsey, Richard W. Brill, Malene Simon, Kirstine F. Steffensen, John F. Steffensen. Eye lens radiocarbon reveals centuries of longevity in the Greenland shark (Somniosus microcephalus) // Science. 2016. V. 353. № 6300. P. 702–704.

Сергей Ястребов