С возрастом в женских половых клетках портится механизм, занимающийся распределением хромосом во время клеточного деления.

Известно, что женщинам с возрастом становится все труднее забеременеть и родить ребенка – зародыш часто гибнет во время внутриутробного развития. Очевидно, что тут все дело в старении, но какие именно механизмы старения тут срабатывают?

Женский пол – не только у человека, но вообще у всех зверей – всю жизнь живет с фиксированным набором яйцеклеток, которые формируются в яичниках еще до рождения. Эти яйцеклетки еще не вполне зрелые, и называются они пока еще не яйцеклетками, а ооцитами. В ходе менструального цикла один из ооцитов дозревает, то есть делится и превращается в настоящую яйцеклетку.

Делится ооцит так, что вместо двойного набора хромосом у зрелой яйцеклетки остается только один (такой тип деления называется мейозом). Как мы знаем, в наших клетках содержится двойной набор гомологичных хромосом: то есть все хромосомы можно разбить по парам, и в каждой паре у хромосом будут одинаковые гены, но в разных вариантах.

Микротрубочки веретена деления (зеленые) и хромосомы, которые скоро разойдутся по полюсам делящейся клетки (синие, окрашены только небольшие фрагменты хромосом).

Хромосомы (зеленые) и микротрубочки веретена деления (красные нити, идущие к хромосомам справа и слева)

Исключение – половые клетки: их предшественники тоже несут в себе двойной хромосомных набор, но при формировании зрелых яйцеклеток и сперматозоидов у тех и у других остается только один набор хромосом. После оплодотворения одинарные, то есть гаплоидные, хромосомные наборы половых клеток объединяются, и зародыш становится диплоидным, то есть с двойным набором хромосом, полученных от отца и матери.

Что же происходит при созревании яйцеклетки? У ооцита набор хромосом еще двойной, и, когда ооцит делится, его гомологичные хромосомы выстраиваются парами, после чего расходятся по противоположным концам клетки. Биологи давно заметили, что в «возрастных» ооцитах хромосомы расходятся неправильно, так что зрелая яйцеклетка получает хромосом либо больше, либо меньше, чем надо.

Такие аномалии не проходят бесследно: лишние гены делают зародыш нежизнеспособным, либо же, если ребенок все же появится на свет, у него могут проявиться какие-то врожденные заболевания (собственно, небезызвестный синдром Дауна возникает из-за того, что зародыш получил лишнюю хромосому номер 21).

Но почему хромосомы начинают себя так вести? Сотрудники исследовательского центра CRCHUM при Монреальском университете пишут в своей статье в Current Biology, что тут все дело в клеточном механизме, растаскивающем хромосомы во время деления. Хромосомы ведь расходятся не сами по себе, их тащат микротрубочки – крохотные белковые «канаты», которые одним концом прикреплены к хромосомам, а другим – к особой молекулярной «лебедке» на полюсе клетки. Вся эта машинерия называется веретеном деления.

Веретено деления должно работать как часы: микротрубочки от каждого полюса должны присоединиться именно к тем хромосомам, которые должны отойти к их полюсу, и все молекулярные события должны происходить в нужное время и в нужном месте.

Однако с возрастом веретено деления становится все менее организованным: микротрубочки хватаются не за свои хромосомы, плохо тащат их от центра к полюсам и т. д. Что при этом происходит, исследователи продемонстрировали в экспериментах на созревающих яйцеклетках мышей: ядра «молодых» яйцеклеток пересаживали в «старые», и наоборот, ядра «старых» – в «молодых». Беспорядок в хромосомах происходил в тогда, когда «молодое» ядро оказывалось в «старой» клетке: веретено деления с микротрубочками находится в цитоплазме, а не в ядре, так что проблемы начинались именно из-за старой цитоплазмы.

Иными словами, хромосомные аномалии, проявляющиеся в яйцеклетках с возрастом – это вина не самих хромосом, а того молекулярного аппарата, который занимается распределением хромосом по дочерним клеткам во время деления. Скорее всего, то же самое происходит и у других млекопитающих, в том числе и у людей, и если, скажем, найти способ отремонтировать веретено деления, то можно было бы отодвинуть проблемы с зачатием на более поздний срок.