БИОХИМИЯ, 2019, том 84, вып. 12, с. 1771–1776

Феноптоз

УДК 577.24

Когда и как гибель может являться адаптацией?

Мини-обзор

© 2019 Е.Р. Галимов, Дж.Н. Лор, Д. Джемс *

Institute of Healthy Ageing, and Research Department of Genetics, Evolution and Environment, University College London, London WC1E 6BT, UK; E-mail: david.gems@ucl.ac.uk

Поступила в редакцию 02.07.2019
После доработки 02.07.2019
Принята к публикации 24.08.2019

DOI: 10.1134/S0320972519120017

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: адаптивная гибель, старение, альтруизм, C. elegans, эволюция, совокупная приспособленность.

Аннотация

Концепция феноптоза (или программированной гибели организма) является проблематичной в отношении большинства видов (включая человека), поскольку она подразумевает, что смерть от старости является адаптацией, а это не соответствует устоявшейся теории эволюции. Но может ли когда-либо физическая гибель живых организмов являться стратегией для повышения уровня их приспособленности? Учитывая последние достижения в нашем понимании эволюции альтруизма, в частности теорию родственного и многоуровневого отбора, настало время вернуться к вопросу о возможном существовании феномена адаптивной гибели. В настоящей работе мы обсуждаем возможность того, что в определенных специфических условиях, в частности у организмов, способных к существованию в виде клонов и колоний, таких как пекарские дрожжи Saccharomyces cerevisiae и, возможно, нематода Caenorhabditis elegans, программированная гибель может рассматриваться в качестве адаптивного признака. Концепция феноптоза может быть обоснована лишь в том случае, когда она согласуется с теорией эволюции; следовательно, феноптоз может происходить только в особых условиях, не применимых для большинства групп животных (включая млекопитающих).

Сноски

* Адресат для корреспонденции.

Финансирование

Работа выполнена при поддержке Wellcome Trust Strategic Award (098565/Z/12/Z).

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Соблюдение этических норм

Настоящая статья не содержит описания выполненных авторами исследований с участием людей и использованием животных в качестве объектов.

Список литературы

1. Rose, M.R. (1991) Evolutionary biology of aging, Oxford University Press.

2. Austad, S. (2004) Is aging programed? Aging Cell, 3, 249–251.

3. Lohr, J.N., Galimov, E.R., and Gems, D. (2019) Does senescence promote fitness in Caenorhabditis elegans by causing death? Ageing Res. Rev., 50, 58–71.

4. Blagosklonny, M.V. (2006) Aging and immortality: quasi-programmed senescence and its pharmacologic inhibition, Cell Cycle, 5, 2087–2102.

5. Skulachev, V.P. (2002) Programmed death phenomena: from organelle to organism, Ann. N. Y. Acad. Sci., 959, 214–237.

6. Charlesworth, B. (1993) Evolutionary mechanisms of senescence, Genetica, 91, 11–19.

7. Charlesworth, B. (2001) Patterns of age-specific means and genetic variances of mortality rates predicted by the mutation-accumulation theory of ageing, J. Theor. Biol., 210, 47–65.

8. Charlesworth, B. (2000) Fisher, Medawar, Hamilton and the evolution of aging, Genetics, 156, 927–931.

9. Medawar, P.B. (1952) An unsolved problem of biology, H.K. Lewis, London.

10. Williams, G.C. (1957) Pleiotropy, natural selection, and the evolution of senescence, Evolution, 11, 398–411.

11. Kenyon, C.J. (2010) The genetics of ageing, Nature, 464, 504–512.

12. Weismann, A., Poulton, E.B., and Shipley, A.E. (1891) Essays upon heredity and kindred biological problems, Clarendon Press.

13. Skulachev, V.P. (2005) Ageing as atavistic program which can be abandoned, Vestnik RAN, 75, 831–843.

14. Skulachev, V.P., and Longo, V.D. (2005) Aging as a mitochondria-mediated atavistic program: can aging be switched off? Ann. N. Y. Acad. Sci., 1057, 145–164.

15. Kowald, A., and Kirkwood, T.B. (2016) Can aging be programmed? A critical literature review, Aging Cell, 15, 986–998.

16. Kirkwood, T.B., and Melov, S. (2011) On the programmed/non-programmed nature of ageing within the life history, Curr. Biol., 21, R701–R707.

17. Wilson, D.S., and Wilson, E.O. (2008) Evolution «for the Good of the Group». The process known as group selection was once accepted unthinkingly, then was widely discredited; it’s time for a more discriminating assessment, Am. Sci., 96, 380–389.

18. Kramer, J., and Meunier, J. (2016) Kin and multilevel selection in social evolution: a never-ending controversy? F1000Research, 5, F1000 Faculty Rev-776.

19. Bourke, A.F. (2011) Principles of social evolution, Oxford University Press.

20. Dytham, C., and Travis, J. (2006) Evolving dispersal and age at death, Oikos, 113, 530–538.

21. Lee, R.D. (2003) Rethinking the evolutionary theory of aging: transfers, not births, shape senescence in social species, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 100, 9637–9642.

22. Longo, V.D., Mitteldorf, J., and Skulachev, V.P. (2005) Programmed and altruistic ageing, Nat. Rev. Genet., 6, 866–872.

23. Markov, A. (2012) Can kin selection facilitate the evolution of the genetic program of senescence? Biochemistry (Moscow), 77, 733–741.

24. Mitteldorf, J. (2006) Chaotic population dynamics and the evolution of ageing, Evol. Ecol. Res., 8, 561–574.

25. Travis, J.M. (2004) The evolution of programmed death in a spatially structured population, J. Gerontol. A Biol. Sci. Med. Sci., 59, B301–B305.

26. Hamilton, W.D. (1964) The genetical evolution of social behaviour. II, J. Theor. Biol., 7, 17–52.

27. Skulachev, V.P. (2012) What is «phenoptosis» and how to fight it? Biochemistry (Moscow), 77, 689–706.

28. Aravind, L., Dixit, V.M., and Koonin, E.V. (1999) The domains of death: evolution of the apoptosis machinery, Trends Biochem. Sci., 24, 47–53.

29. Gordeeva, A., Labas, Y.A., and Zvyagilskaya, R. (2004) Apoptosis in unicellular organisms: mechanisms and evolution, Biochemistry (Moscow), 69, 1055–1066.

30. Koonin, E., and Aravind, L. (2002) Origin and evolution of eukaryotic apoptosis: the bacterial connection, Cell Death Differ., 9, 394–404.

31. Carmona-Gutierrez, D., Bauer, M.A., Zimmermann, A., Aguilera, A., Austriaco, N., Ayscough, K., Balzan, R., Bar-Nun, S., Barrientos, A., Belenky, P., et al. (2018) Guidelines and recommendations on yeast cell death nomenclature, Microb. Cell, 5, 4–31.

32. Gourlay, C.W., Du, W., and Ayscough, K.R. (2006) Apoptosis in yeast – mechanisms and benefits to a unicellular organism, Mol. Microbiol., 62, 1515–1521.

33. Hardwick, J.M. (2018) Do fungi undergo apoptosis-like programmed cell death? MBio, 9, e00948-18.

34. Buttner, S., Eisenberg, T., Herker, E., Carmona-Gutierrez, D., Kroemer, G., and Madeo, F. (2006) Why yeast cells can undergo apoptosis: death in times of peace, love, and war, J. Cell Biol., 175, 521–525.

35. Vachova, L., Cap, M., and Palkova, Z. (2012) Yeast colonies: a model for studies of aging, environmental adaptation, and longevity, Oxid. Med. Cell. Longev., 2012, 601836.

36. Zangger, H., Mottram, J., and Fasel, N. (2002) Cell death in Leishmania induced by stress and differentiation: programmed cell death or necrosis? Cell Death Differ., 9, 1126–1139.