Тема: Старение и вымирание видов

Если все виды живых организмов, когда либо живших на Земле, принять за 100%, то на сегодняшний день на планете обитает 0,1% видов, а остальные 99,9% - вымерли.

1. Типы вымирания видов живых организмов.

А) Массовые катастрофические вымирания видов, связанные с природными катастрофами (падение астероидов, резкие изменения температуры, вулканизм, засухи, подтопления, изменении химического состава окружающей среды и т.п.). При этом одни виды – исчезли в результате прямого действия катастрофического фактора., тогда как другие группы организмов – исчезли с лица Земли в результате процессов ускоренного старения видов, запущенного стрессовыми условиями окружающей среды (виды стареют и вымирают из-за старения половых и меристематических стволовых клеток)!

Только за последние 500 млн.лет было 5 массовых вымираний видов живых организмов:

- терминальное Ордовикское, 440 млн.л.н. (связано с сильным похолодание климата);

- позднедевонское вымирание, 365 млн.л.н. (связано с высокими температурами окружающей среды;

- позднепермское вымирание, 250 млн.л.н. (связано с резким потеплением после сильного похолодания);

- терминальное Триасовое, 215 млн.л.н (связано с сильным потеплением);

- терминальное Меловое вымирание (падение метеорита).

Но! За счёт массовых вымираний исчезло только 4 -10% всех видов (по разным источникам)! Остальные 89,9% видов исчезли с лица Земли в результате постепенного старения и последующего вымирания видов.

Б) постепенное старение и вымирание видов из-за накопления повреждений в молекулах ДНК половых и стволовых меристематических клеток живых организмов.

Вид, как и индивидуальный организм, имеет периоды расцвета, упадка и вымирания. По данным палеонтологов, средняя длительность существования видов менялась в течение истории развития жизни на земле. Кембрийские виды (542 млн.л.н.) были короткоживущими (т.е.быстро появлялись, и быстро исчезали). Общая эволюционная тенденция – удлинение времени жизни видов.

2. Причины старения потенциально бессмертных половых и меристематических стволовых клеток

Потенциально бессмертные половые клетки и стволовые меристематические клетки – обеспечивают длительность существования вида. Одни виды живут тысячи лет, а другие виды – миллионы лет!

Однако, рано или поздно, все виды стареют и вымирают. И основная причина этого – накопление в ДНК половых и меристематических стволовых клеток поломок, которые невозможно устранить ни с помощью механизма сбрасывания бракованных молекул в одну из дочерних клеток, ни с помощью механизмов починки ДНК, белков, ни с помощью механизмов маскировки поломок в ДНК, и т.п.

3. Последствия старения половых и меристематических стволовых клеток для видов живых организмов

Когда в половых или в меристематических стволовых клетках организмов накапливается большое количество поломок в молекулах ДНК, то это может привести:

а) к прекращению деления половых клеток и к остановке размножения вида. Что, в итоге, заканчивается вымиранием вида. Например, кормление мышей трансгенной соей привело к их бесплодию из-за накопления поломок в ДНК. Например, многие супружеские пары сегодня страдают бесплодием из-за поломок в ДНК половых клеток.

б) либо в половых клетках запускается программа гипермутагенеза, в ходе которой клетка специально режет свою ДНК на фрагменты и затем специально чинит её с ошибками. При этом появляется большое количество мутаций, среди которых могут оказаться и мутации, полезные для данного вида. В ходе гипермутагенеза происходит полная перестройка генома и, как бы, перезапуск биологических часов вида. После такой перетасовки генетического материала – возможно появление нового вида.

NB! Каков механизм перезапуска биологических часов вида – точно не известно. Но, одной из стрелочек, ход которой обнуляется после гипермутагенеза - является включение программы наращивания концевых теломерных участков хромосом!

Например, лабораторные мыши – это новый вид мышей, которые не скрещиваются с дикими мышами. У этих лабораторных мышей выявлено наращивание теломерных концевых участков хромосом, по сравнению с исходным диким видом мышей.

Предыдущие исследования показали, что в половых клетках работает фермент теломераза, который наращивает концевые участки хромосом в половых клетках, не позволяя им укорачиваться и стареть. Почему же мы говорим о необходимости наращивания концевых участков хромосом в половых клетках для обеспечения возможности превращения старого вида в новый вид?

Недавно проведенные исследования показали, что при первом делении оплодотворённой яйцеклетки - ген теломеразы не работает! А это приводит в каждом поколении к укорочению теломерных участков хромосом.