У многих видов животных наличие большого потомства связано с уменьшением продолжительности жизни. Это, преимущественно, связано с тем, что те организмы представителей фауны, которые производят больше потомства, выделяют метаболические и питательные ресурсы собственного долголетия на поддержание процессов размножения. Выявлено, что инсулиноподобный фактор и выработка инсулина лежат в основе анти корреляции между сокращением жизни и репродукцией вида.
Однако новые исследования показали, что у муравьев данная связь отсутствует. Скорее, наоборот — для этих насекомых с долгой жизнью коррелируется именно откладывание яиц. Королевы — особи в гнезде, которые размножаются — живут в 30 раз дольше, чем рабочие особи. Доказано, что метаболизм муравьиных королев работает на высочайшем уровне с тем, чтобы обеспечить размножение без ускорения процессов старения.
Центральным элементом этого процесса у муравьев может быть белок, который подавляет инсулин. Организмы муравьев вырабатывают анти-инсулиновый белок, который становится блокатором для части инсулинового пути, отвечающего за процессы старения. Как показывают исследования, в организмах маток муравьёв предусмотрена система двойного контроля выработки инсулина — гормона, который непосредственно задействован в обеспечении природного “компромисса” между продолжительностью жизни и воспроизведением потомства. В частности, при развитии кладке яиц и развитии особей королевы в значительной степени увеличивают уровень выработки инсулина, в то время как яичники самок вырабатывают инсулиновый блокатор, что и замедляет процессы старения.
Процесс и результаты исследования были опубликованы в Science. Хуа Ян, ученый-биолог Университета Флориды, сказал, что данное открытие — это ключ к пониманию процессов старения у многих видов животных.
В колониях муравьев, репродуктивная функция возлагается на одну или несколько королев, которые за свой жизненный цикл могут отложить миллионы яиц. У некоторых видов наблюдается возможность рабочих муравьев переходить в другую касту и также выполнять репродуктивную функцию. И, несмотря на то, от рождения данные особи принадлежали к, скажем, рабочему классу, продолжительность их жизни становится больше в приблизительно пять раз. Этот процесс также работает в обратную сторону: если королевских особей поместить в рабочую среду, они станут трудиться наравне с представителями этой касты — их жизни сократиться в несколько раз. Как именно регулируются данные процессы, до сих пор точно не ясно.
Как говорит профессор Ян, в организме муравьев действует определенная природная система передачи сигналов, приглушающая действие инсулина на момент кладки яиц и развития потомства. Поэтому, высокая репродуктивность не является катализатором процессов старения для этих насекомых. Для того, чтобы оценить взаимосвязи между долголетием и воспроизведением потомства, группа ученых под руководством господина Яна, провели секвенирование РНК тканей рабочих и главенствующих муравьев.
Суть исследования заключалась в том, чтобы сравнить экспрессию генов при смене каст. Как было выявлено, уровень инсулина у геймергейтов повышался, что было необходимо для стимуляции оогенеза. Однако это не приводило к катастрофическому снижению продолжительности жизни. Ученые предположили, что часть инсулинового пути была блокирована белком Imp-L2, что и позволило данным особям жить дольше.
Таким образом, блокатор инсулина Imp-L2 активизируется в определенных случаях и замедляет тот элемент воздействия инсулина, который и является катализатором процессов старения. Но, Imp-L2 не затрагивает ту часть инсулинового пути, которая ответственна за стимуляцию процессов размножения.
Еще один важный вопрос, волнующий ученых, заключается в том, смогут ли млекопитающие, в том числе, человек, также извлечь пользу от блокировки инсулина в будущем. Пока что, исследования проводятся только среди определенных видов насекомых, что уже позволяет ученых понять некоторые механизмы воздействия инсулина на репродуктивные функции и продолжительность жизни.