БИОХИМИЯ, 2019, том 84, вып. 12, с. 1777 - 1780

УДК 577.24

ФЕНОПТОЗ КАК ЯВЛЕНИЕ, ШИРОКО РАСПРОСТРАНЕННОЕ

СРЕДИ РАЗЛИЧНЫХ ОРГАНИЗМОВ,

ВКЛЮЧАЯ МЛЕКОПИТАЮЩИХ

(комментарий к статье Е.Р. Галимова, Дж.Н. Лор, Д. Джемса,

Биохимия, 84, вып. 12, с. 1771-1776)

В.П. Скулачев

Институт физико химической биологии им. А.Н. Белозерского,

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова,

119991 Москва, Россия; электронная почта: skulach@belozersky.msu.ru

Поступила в редакцию 31.07.2019

После доработки 31.07.2019

Принята к публикации 24.08.2019

Автор поздравляет Д. Джемса с соавт. с блестящим открытием - прямым доказательством острого фенопто

за у нематоды, но полагает, что авторы недооценили значение своей работы, утверждая, что феноптоз -

чрезвычайно редкое явление природы, не присущее млекопитающим.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: феноптоз, острый феноптоз, нематода, млекопитающие, старение.

DOI: 10.1134/S0320972519120029

Любовь приводит к одному, -

Вы, любящие, верьте! -

Сквозь скорбь и радость, свет и тьму

К блаженно страшной смерти!

В. Брюсов

Прежде всего, я хотел бы выразить свою ис

феноптоз. Дарвин писал: «Не подлежит сомне

креннюю признательность авторам предшеству

нию, что сообщество организмов, включающее

ющей статьи в этом номере журнала «Биохимия»

много членов, всегда готовых прийти на по

за обширное цитирование моих работ по фено

мощь друг другу и пожертвовать собой ради об

птозу и заключение, что этот феномен может

щего дела, одержит победу над большинством

иметь место в живой природе. Правда, понимая,

других сообществ, и это будет естественным от

по видимому, опасность такого вывода, проти

бором» [4]. На сегодня зоологами описаны мно

воречащего общепринятой точке зрения на ме

гочисленные случаи эффектов такого рода сре

ханизм биологической эволюции, профессор

ди самых разнообразных представителей мира

Джемс и его коллеги специально отмечают, что

животных, включая млекопитающих.

феноптоз «может происходить только в особых

Показателен пример борьбы млекопитаю

условиях, не применимых для большинства

щих с инфекциями. Эта борьба включает эше

групп животных (включая млекопитающих)» [1].

лонированную защиту от микробов, начиная от

Термин «феноптоз» был предложен крупней

их атаки лимфоцитами в крови и межклеточных

шим российским филологом М.Л. Гаспаровым в

пространствах тканей и заканчивая активацией

ответ на мою просьбу как то назвать запрограмми

феноптоза, если антимикробная защита не

рованную смерть организма, исходя из того, что

справляется со своей задачей. При этом орга

уже есть термин «апоптоз», обозначающий запро

низм до такой степени активирует свои воспа

граммированную смерть клетки [2, 3]. Предпола

лительные системы, что они его убивают. С ор

гается, что программы феноптоза закодированы

ганизмом гибнут и бактерии, что предотвращает

в геноме индивида либо (реже) в геноме его близ

развитие эпидемии [5, 6]. Специально подчер

кого родственника или партнера по экосистеме.

кнем, что данный сценарий заложен в геном

Безусловно, альтруистическое самопожерт

макроорганизма и реализуется независимо от

вование организма должно рассматриваться как

наличия или отсутствия членов семьи или коло

1777

1778

СКУЛАЧЕВ

нии животных данного вида. Поэтому не следу

жизни. Есть многочисленные основания пола

ет обязательно связывать феноптоз с защитой

гать, что человек, как и голый землекоп, - нео

семьи или колонии либо постулировать объеди

теническое существо, долголетие которого обус

нение организмов в какой то суперорганизм.

ловлено не только техническим прогрессом, но

Конечно, любой альтруизм со смертельным ис

и замедлением включения программ старения

ходом для индивида легче было бы объяснить

[18, 19, 21, 22]. По видимому, старение, ослаб

его прямой выгодой для членов семьи, колонии

ляя различные жизненные функции, усиливает

или суперорганизма. В то же время нельзя ис

давление естественного отбора, т.е. способству

ключить, что миллиарды лет естественного от

ет эволюционируемости организма. Как голый

бора привели к появлению механизмов ускоре

землекоп, так и человек более не используют ес

ния эволюции (повышение «эволюционируе

тественный отбор в качестве главного механиз

мости») живых существ, даже если эти механиз

ма дальнейшей эволюции (землекоп - из за

мы контрпродуктивны для индивида. Мы еще

«аристократического» образа жизни, когда

не поняли, почему контрпродуктивные прог

размножаются только «царица» и ее «муж», а их

раммы такого типа не были выбракованы естест

жизнь в обширных подземных лабиринтах на

венным отбором. Ясно лишь, что повышение

дежно защищена многочисленными подчинен

эволюционируемости нельзя отрицать только

ными; современного человека защищает от

потому, что скорости появления благоприятных

невзгод технический прогресс [18]).

мутаций или изменений среды обитания слиш

Одним из способов повышения эволюцио

ком низки, чтобы уверенно обеспечить благо

нируемости служит увеличение генетического

приятный конечный эффект [1, 7, 8]. Это наше

разнообразия потомства, которое может дости

заключение легко объясняется грандиозными

гаться, если родителем удается стать всего один

временами, которые имеет в своем распоряже

раз в жизни. При выполнении такого условия

нии естественный отбор. В дискуссии по данно

новое поколение всегда будет иметь иных роди

му поводу следует учесть несомненность суще

телей, чем предшествующее. По видимому, дан

ствования контрпродуктивных программ у мно

ное обстоятельство объясняет гибель самца тот

жества видов организмов. Таково, например,

час после оплодотворения самки, а также гибель

половое размножение - явление, затеянное эво

самки после кладки яиц или рождения детены

люцией, безусловно, ради потомка, даже если

шей [6]. Самка некоторых видов богомола от

оно контрпродуктивно для родителя.

грызает голову самца в конце полового акта, что

По нашему мнению, старение большинства

необходимо самцу для семяизвержения. Как

организмов есть результат осуществления спе

самцы, так и самки тихоокеанского лосося прев

циальных краткосрочных (острый феноптоз)

ращаются в горбуш, не способных к поглоще

или долгосрочных (хронический феноптоз)

нию пищи, и умирают, достигнув места нереста в

программ, закодированных в геноме [2, 3, 6,

верховьях реки, что имеет еще одно альтруисти

9-11]. Совсем недавно было прямо доказано,

ческое следствие: трупы родителей поедаются

что программы острого феноптоза служат меха

речными беспозвоночными, личинки которых

низмами старения Caenorabditis elegans, немато

служат кормом для мальков. Ошибочным явля

ды, живущей всего 15 дней (работы групп Р. Мо

ется распространенное мнение, что превраще

римото, 2017 г. [12, 13] и Д. Джемса, 2018-2019 гг.

ние в горбушу - следствие непомерной физичес

[14, 15]). В нашей группе в Москве совместно с

кой нагрузки лосося, плывущего против течения

лабораторией Т. Хильдебрандта в Берлине

из океана в верховье реки длиной иногда в тыся

[16-19] и независимо в группе авторов из Чика

чу километров. На острове Сахалин лососи не

го, Стокгольма и Вены (О.К. Пенц с соавт. [20])

рестятся в пресном озере, связанном с океаном

было установлено, что необычайное долгожи

короткой, всего несколько сот метров, прото

тельство африканского грызуна голого землеко

кой; тем не менее они превращаются в горбуш и

па (Heterocephalus glaber) обусловлено неотени

погибают точно так же, как и их родичи, нерес

ей - замедлением онтогенеза, вызывающим

тящиеся в верховьях Амура. Гибель не наступает,

продление молодости и сдвиг старения в об

если животному удалить надпочечники [6]. У

ласть больших возрастов. Оказалось, что онто

осьминога Octopus hummelincki самка, подобно

генетическое развитие 57 различных морфологи

горбуше, теряет способность поглощать ртом

ческих признаков у H. glaber резко замедлено по

пищу, когда детеныши вылупляются из яиц,

сравнению с мышами либо другими представи

кладку которых мать ревностно охраняла. Удале

телями семейства Bathyergidae. По существу,

ние так называемой «оптической железы» пред

старение землекопов является 58 м признаком

отвращает развитие острого феноптоза и мно

онтогенеза, замедление которого служит причи

гократно удлиняет жизнь самки, делая возмож

ной резкого увеличения продолжительности

ным ее повторное материнство [23].

БИОХИМИЯ том 84 вып. 12 2019

ФЕНОПТОЗ - ШИРОКО РАСПРОСТРАНЕННОЕ ЯВЛЕНИЕ

1779

Еще очень мало известно о природе смерто

носных генетических программ убийства инди

вида его ближайшим родственником или парт

нером по экосистеме. Собаководам известны

случаи, когда сучка в первую же ночь после ро

дов наваливается на своего новорожденного

трехлапого щенка, чтобы «заспать» его и тем са

мым пресечь возможность распространения оче

видного уродства (стабилизирующий естествен

ный отбор, постулированный Шмальгаузеном).

Интересные наблюдения сделаны на круп

ных хищных млекопитающих. На рисунке, а по

казано стадо буйволов, пришедших на водопой.

К скоплению этих мощных животных тянется

цепочка из четырех львиц, первая из которых

находится всего в нескольких метрах от ближай

шего копытного. При этом буйволы сохраняют

нейтралитет, а могли бы затоптать или хотя бы

отогнать хищниц, но этого не происходит. А что

же львицы? Они ждут, пока стадо отправится в

поход за сочной травой. В конце стада возник

нет арьергард из старых или больных буйволов.

Вот они то и станут объектом львиной атаки.

На рисунке, б - стадо антилоп, а в центре

его - леопард. Когда я впервые увидел эту заме

чательную фотографию, я не сразу обратил

внимание на одну особенность картины: анти

лопы и хищница двигаются в противополож

ных направлениях! Вероятно, леопард стремит

ся познакомиться с арьергардом, чтобы атако

вать самую слабую особь, гибель которой уско

рит движение стада, и, если это было больное

а - Четыре львицы преследуют стадо буйволов в Африке.

Фотография Б. Жубер, опубликованная на сайте журнала

животное, стадо будет избавлено от распростра

«National Geographic»: https://nat geo.ru/nature/uzy vrazhdy/

нения инфекции. Как в известном анекдоте:

#gallery61401 3; б - леопард в центре стада антилоп [24]

волк - лучший в лесу хирург, «золотые зубы»!

В заключение я хотел бы еще раз поздравить

Конфликт интересов. Автор заявляет об отсут

профессора Джемса с открытием острого фе

ствии конфликта интересов.

ноптоза у C. elegans, но не согласиться с мнени

Соблюдение этических норм. Настоящая

ем Джемса и соавт., что ими открыто экзотиче

статья не содержит описания выполненных ав

ское, редкое явление, которого у млекопитаю

тором исследований с участием людей и исполь

щих просто не может быть.

зованием животных в качестве объектов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Galimov, E.R., Lohr, J.N., and Gems, D. (2019) When and

Skulachev, V.P. (2002) Programmed death phenomena:

how can death be an adaptation? Biochemistry (Moscow),

from organelle to organism, Ann. N. Y. Acad. Sci., 959,

84, 1771-1776, doi: 10.1134/S0320972519120017.

214-237, doi: 10.1111/j.1749 6632.2002.tb02095.x.

Skulachev, V.P. (1997) Aging is a specific biological

Skulachev, V.P. (2003) Aging and the programmed death

function rather than the result of a disorder in complex

phenomena, in Topics Curr. Genet. (Nystrom, T., and

living systems: biochemical evidence in support of

Osiewacz, H.D., eds) vol. 3, Model systems in aging,

Weismann’s hypothesis, Biochemistry (Moscow), 62,

Springer Verlag, Berlin-Heidelberg, pp. 192-237.

1191-1195.

Kowald, A., and Kirkwood, T.B.L. (2016) Can aging be

Skulachev, V.P. (2012) What is «phenoptosis» and how to

programmed? A critical literature review, Aging Cell, 15,

fight it? Biochemistry (Moscow),

77,

689-706,

986-998, doi: 10.1111/acel.12510.

doi: 10.1134/S0006297912070012.

Kirkwood, T.B., and Melov, S. (2011) On the programmed/

Darwin, C. (1871) The descent of man, and selection in rela

non programmed nature of ageing within the life history,

tion to sex, J. Murray, London.

Curr. Biol., 21, R701-R707, doi: 10.1016/j.cub.2011.07.020.

БИОХИМИЯ том 84 вып. 12 2019

1780

СКУЛАЧЕВ

Mitteldorf, J. (2006) Chaotic population dynamics and the

«naked ape» (human), 11th Conference on Mitochondrial

evolution of ageing, Evol. Ecol. Res., 8, 561-574.

Physiology, Lucni Bouda, Czech Republic, pp. 63-65.

10.

Goldsmith, T.C. (2008) Aging, evolvability, and the indi

17. Holtze, S., Eldarov, C.M., Vays, V.B., Vangeli, I.M.,

vidual benefit requirement; medical implications of aging

Vysokikh, M.Y., Bakeeva, L.E., Skulachev, V.P., and

theory controversies, J. Theor. Biol., 252, 764-768,

Hildebrandt, T.B. (2016) Study of age dependent structur

doi: 10.1016/j.jtbi.2008.02.035.

al and functional changes of mitochondria in skeletal mus

11.

Libertini, G. (2012) Classification of phenoptotic phe

cles and heart of naked mole rats (Heterocephalus glaber),

nomena, Biochemistry (Moscow),

77,

707-715,

Biochemistry (Moscow), 81, 1429-1437, doi: 10.1134/

doi: 10.1134/S0006297912070024.

S000629791612004X.

12.

Li, J., Labbadia, J., and Morimoto, R.I. (2017) Rethinking

18. Skulachev, V.P., Holtze, S., Vyssokikh, M.Y., Bakeeva, L.E.,

HSF1 in stress, development, and organismal health, Trends

Skulachev, M.V., Markov, A.V., Hildebrandt, T.B., and

Cell Biol., 27, 895-905, doi: 10.1016/j.tcb.2017.08.002.

Sadovnichii, V.A. (2017) Neoteny, prolongation of youth:

13.

Labbadia, J., Brielmann, R.M., Neto, M.F., Lin, Y.F.,

from naked mole rats to «naked apes» (humans), Physiol.

Haynes, C.M., and Morimoto, R.I. (2017) Mitochondrial

Rev., 97, 699-720, doi: 10.1152/physrev.00040.2015.

stress restores the heat shock response and prevents pro

19. Попов Н.А., Скулачев В.П. (2019) Сравнение нео

teostasis collapse during aging, Cell Rep., 21, 1481-1494,

тенических признаков Heterocephalus glaber и Homo

doi: 10.1016/j.celrep.2017.10.038.

sapiens, Биохимия,

84,

1832-1838, doi:

10.1134/

14.

Lohr, J.N., Galimov, E.R., and Gems, D. (2019) Does

S0320972519120078.

senescence promote fitness in Caenorhabditis elegans by

20. Penz, O.K., Fuzik, J., Kurek, A.B., Romanov, R., Larson, J.,

causing death? Ageing Res. Rev., 50, 58-71, doi: 10.1016/

Park, T.J., Harkany, T., and Keimpema, E.

(2015)

j.arr.2019.01.008.

Protracted brain development in a rodent model of extreme

15.

Ezcurra, M., Benedetto, A., Sornda, T., Gilliat, A.F.,

longevity, Sci. Rep., 5, 11592, doi: 10.1038/srep11592.

Au, C., Zhang, Q.F., van Schelt, S., Petrache, A.L.,

21. Bolk, L. (1926) The problem of human development, Gustav

Wang, H.Y., de la Guardia, Y., Bar Nun, S., Tyler, E.,

Fischer, Jena.

Wakelam, M.J., and Gems, D. (2018) C. elegans eats its own

22. Bolk, L. (1927) On the origin of human races, Proc.

intestine to make yolk leading to multiple senescent

Koninklijke Akadem Wetenschappen Te Amsterdam, 30,

pathologies, Curr. Biol., 28, 3352-3352, doi: 10.1016/

320-328.

j.cub.2018.10.003.

23. Wodinsky, J. (1977) Hormonal inhibition of feeding and

16.

Skulachev, V.P. (2015) Moscow news: two more representa

death in octopus - control by optic gland secretion,

tives of sodium motive force generators (Na⁺ cbb3 oxidase

Science, 198, 948-951.

and Na⁺ bacteriorhodopsin); natural delay of the aging pro

24. Северцов А., Шубкина А. (2014) Хищник как универ

gram (neoteny) in mammals, namely in naked mole rat and

сальный селекционер, Наука в России, 5, 11-17.

PHENOPTOSIS AS A PHENOMENON TAKING PLACE AMONG MANY

GROUPS OF LIVING ORGANISMS, INCLUDING MAMMALS

(соmmentary to the paper by E. R. Galimov, J. N. Lohr, and D. Gems

published in Biochemistry (Moscow), vol. 84, no. 12, pp. 1771-1776)

V. P. Skulachev

Belozersky Institute of Physico Chemical Biology, Lomonosov Moscow State University,

119991 Moscow, Russia; E mail: skulach@belozersky.msu.ru

Received July 31, 2019

Revised July 31, 2019

Accepted August 24, 2019

I congratulate the authors with brilliant discovery, i.e., direct proof of acute phenoptosis in nematode, but it seems to

me they underestimate their work, assuming that the discovered phenomenon is a very rare trait which is not inherent

in mammals.

Keywords: phenoptosis, acute phenoptosis, nematode, mammals, aging

БИОХИМИЯ том 84 вып. 12 2019