Иудейские финиковые пальмы выросли из семян возрастом 2000 лет
Семена финиковых пальм возрастом около двух тысяч лет из разных точек Иудейской пустыни сохранили всхожесть и по сей день, сообщается в Science Advances. Исследователи получили из них мужские и женские растения и выяснили, какие из них можно использовать для возрождения древнего сорта иудейских финиковых пальм.
Финиковые пальмы (Phoenix dactylifera) на Ближнем Востоке культивируют тысячелетиями. Плиний Старший в I веке нашей эры в своей «Естественной истории» описывает плоды этого растения, выращенные в Иудее, как очень сладкие (слаще, чем египетские), сочные и лежкие. За счет последнего их свойства иудейские финики можно было возить на продажу в самые разные точки Римской империи.
К IV веку нашей эры иудейский сорт финиковых пальм исчез, поскольку некому было его выращивать. Тем не менее, материальные свидетельства его существования — финиковые косточки — в шестидесятых годах XX века нашли в крепости Масада царя Ирода (юго-западное побережье Мертвого моря), а потом и на раскопках в других точках Иудейской пустыни.
В 2006 году четыре семени финиковой пальмы из Масады попробовали прорастить, и одно оказалось жизнеспособным. Растение, которое из него появилось, назвали Мафусаилом в честь библейского долгожителя, сейчас оно уже находится в открытом грунте и периодически цветет. Финиковые пальмы — двудомные растения (то есть разнополые: мужские и женские половые клетки производятся каждые в своем «доме»), и Мафусаил образует пыльцу.
Спустя несколько лет израильские и французские ученые, которые вырастили Мафусаила, собрали 33 наиболее сохранных финиковых семени из разных мест раскопок в Иудейской пустыне — Масады, Кумрана, Вади Макух и Вади Кельт. Древние семена фиников оказались в среднем на 30 процентов длиннее и толще, чем современные. Все, кроме одного, некоторое время подержали в растворе гибберелловой кислоты (это растительный гормон, который способствует прорастанию семян и удлинению побегов), а затем и в растворе органических удобрений (для стимуляции развития зародыша). Одну косточку, из Кумрана, оставили в качестве контроля.
Шесть семян дали всходы. Интересно, что перед посадкой внешне они не отличались от тех, что оказались нежизнеспособными. Радиоуглеродный анализ остатков кожуры проросших косточек показал, что все они появились в IV веке до нашей эры — II веке нашей эры. Ученые определили, мужские или женские цветки появятся на каждом из проростков, и в соответствии с полом растений подобрали им имена из списка персонажей Ветхого Завета: Адам, Иона, Юдифь, Вооз, Уриил, Анна.
Последовательности ДНК каждой финиковой пальмы, в том числе Мафусаила из предыдущего исследования, сравнили с таковыми для современных сортов — а их можно условно поделить на ближневосточные и африканские. Оказалось, что больше всего сходства с ныне живущими ближневосточными финиковыми пальмами у Мафусаила и Анны, а с африканскими — у Ионы и Уриила. Последние два — из Кумрана, а Мафусаил— из Масады. Между двумя этими точками всего около 60 километров, а различия в ДНК растений весьма существенные. Это может означать, что древние иудейские фермеры искусственно поддерживали генетическое разнообразие своих финиковых пальм и часто скрещивали их с чужеземными сортами.
Пока ни одно растение, кроме Мафусаила, не цветет. Однако ожидается, что в ближайшие два года это начнет делать Анна, и тогда можно будет оплодотворить ее пыльцой Мафусаила. Вероятно, это позволит в каком-то смысле возродить древний иудейский сорт финиковых пальм. Но обычно культурные растения размножают вегетативно, а не семенами. При этом получаются клоны, которые генетически не отличаются от материнского растения. То есть семена здесь могут быть и не нужны. Кроме того, учитывая генетическую неоднородность всех семян, не вполне понятно, каким был эталон иудейской финиковой пальмы.
До проращивания фиников из Иудейской пустыни самыми древними из жизнеспособных были 1300-летние семена священного лотоса с северо-востока Китая. А культуры клеток позволили оживить еще более старое растение — смолёвку узколистную (хотя вероятно, что это зорька сибирская). Фрагменты недозрелого плода этого растения (из них брали клетки для культивирования) обнаружили в многолетней мерзлоте на Колыме и определили их возраст в 32000 лет.
Светлана Ястребова
Но сработала только низкая доза
Ученые из США ввели макакам-резус белок Клото. Уровень сывороточного Клото вырос в пять раз после инъекции белка. В итоге обезьяны почти на 20 процентов лучше справились с задачей на память, и эффект не прошел даже после двух недель. Но если на мышах работали разные дозы белка, то макакам хватило 10 микрограмм на килограмм массы тела — большие дозы не улучшали память. Результаты опубликованы в Nature Aging. В конце 20 века ученые открыли белок Клото (Klotho), который назвали в честь древнегреческой богини, прядущей нить жизни. Выяснилось, что мыши с дефектным геном Klotho начинают стареть уже спустя 3–4 недели после рождения, а еще у них развивается остеопороз, атеросклероз и другие патологии, а к двум месяцам они умирают. Мыши, чрезмерно экспрессирующие Klotho, напротив, живут на 20–30 процентов дольше, а их память лучше. Еще сверхэкспрессия белка защищала мозг мышей от повреждений, связанных с болезнями Альцгеймера и Паркинсона. Люди с повышенными уровнями белка тоже живут дольше, их когнитивные способности лучше, а еще у них ниже риск развития деменции и болезни Альцгеймера. В организме синтезируется две формы белка Клото — трансмембранная и секретируемая. В крови еще циркулирует растворимая форма белка, которая получается, когда ферменты отрезают от трансмембранного белка кусок. Растворимая форма может действовать как гормон, влияя на сигналинг инсулина, фактора роста фибробластов (FGF), функцию Wnt и NMDAR. Растворимую форму Клото вводили мышам в виде инъекций, и это повышало синаптическую пластичность, улучшало познание и устойчивость нейронов к старению. Стейси Кастнер (Stacy A. Castner) из Йельской школы медицины и ее коллеги решили проверить, улучшится ли память у нечеловеческих приматов, макаков-резус (Macaca mulatta), если им подкожно ввести белок Клото. Макаки-резус, как и люди, страдают от возрастного когнитивного снижения, хотя и без значительной потери нейронов. Сначала белок Клото макак ученые ввели мышам — в дозировке 10 микрограмм белка на килограмм массы тела. В предыдущих исследованиях такая доза увеличивала синаптические и когнитивные функции мышей. Здесь спустя 4 часа у мышей улучшилась синтетическая пластичность и рабочая память, которую проверяли в У-образном лабиринте. Уровень белка Клото в сыворотке мышей после инъекции увеличился в шесть раз. Затем ученые попытались повысить уровень белка в сыворотке стареющих макак, которым было в среднем около 22 лет (что эквивалентно человеческим 65), до того же уровня. Для этого они вводили макакам разные дозы Клото: от 0,4 до 30 микрограмм на килограмм массы тела. Доза в 10 микрограмм на килограмм повысила уровень сывороточного белка в пять раз. Уровень Клото в человеческой пуповинной крови тоже примерно в пять раз выше, чем в крови взрослых, — поэтому на дозе в 10 микрограмм ученые и остановились. Обезьян учили запоминать расположение отсека с пищевым вознаграждением, и таким образом оценивали их рабочую память. Задачи с нормальной сложностью, в которых было от 4 до 7 отсеков, они выполняли успешно, но не всегда справлялись с повышенной сложностью, когда отсеков было уже от 6 до 9. Уже через четыре часа после однократной инъекции белка Клото макаки стали лучше решать задачу, особенно — ее сложный вариант. Процент правильных ответов в сложной задаче увеличился с 45 до почти 60 (P = 0,0077). Этот эффект сохранялся спустя две недели и не зависел от пола. А вот более высокие дозы — 20 и 30 микрограмм на килограмм массы тела — не привели к когнитивному улучшению у макак, но и хуже не сделали. В отличие от обезьян, на мышей в предыдущих исследованиях высокие дозы белка действовали положительно. Возможно, слишком высокие дозы нарушают метаболизм у нечеловеческих приматов. Авторы предположили, что когнитивного улучшения у людей также можно будет достичь с помощью небольших, физиологических доз гормона. Также ученым еще предстоит выяснить, как сигналы белка передаются в мозг, поскольку введенный в кровь Клото сам не пересекает гематоэнцефалический барьер. Не так давно ученым удалось улучшить рабочую память людей, посветив на мозг лазером — через кожу и череп. До стимуляции люди могли запомнить 3–4 фигуры на картинке, а после — 4–5.