Ученые выяснили, почему с возрастом снижается плодовитость

Почему с возрастом вероятность забеременеть снижается, и то, что в 20 лет занимает три-четыре месяца, после 40 лет может потребовать годы? Чтобы ответить на этот вопрос, придется обратиться к механизмам образования наших половых клеток — сперматозоидов и яйцеклеток. Поскольку половина хромосом должна достаться эмбриону от матери, а половина — от отца, необходимо точно распределить хромосомы клеток-предшественников поровну.

Цена ошибки в этом вопросе — генетические дефекты (например, «лишняя» 21-я хромосома приведет к развитию у ребенка синдрома Дауна), поэтому клетки для большей точности используют необычную стратегию. Они намеренно разрывают свои хромосомы, а затем восстанавливают попарно, тем самым контролируя их распределение. «Лишние» хромосомы не восстанавливаются и деградируют. Впрочем, иногда даже этот процесс дает сбой, в результате чего и рождаются люди с различными синдромами.

Однако, как показали исследователи из Орегонского университета (США), с возрастом способности клеток к восстановлению своей ДНК снижаются, что и приводит к ухудшению качества половых клеток, в первую очередь яйцеклеток. Чтобы это установить, ученые заблокировали у модельных животных — червей-гермафродитов Caenorhabditis elegans — способность производить сперму, что функционально сделало их самками. Это было необходимо, чтобы отделить эффекты старения яйцеклеток от эффекта истощения запасов спермы, которое тоже приводит к снижению фертильности у самцов.

Оказалось, истощение спермы влияет на скорость создания разрывов в хромосомах, а старение яйцеклеток — на скорость и точность их восстановления. Иными словами, чем старше самка, тем больше хромосом в ее яйцеклетках остаются поврежденными и либо деградируют, либо приводят к фатальным генетическим нарушениям у потомства.

Пока исследователи не знают, почему процессы повреждения и восстановления ДНК зависят у человека от возраста, хотя у червей, производящих одновременно два типа клеток, это может быть связано с истощением запасов спермы. Поскольку сперма заканчивается раньше, чем подходят к концу запасы яйцеклеток, у переставшего размножаться червя пропадает необходимость точного контроля распределения хромосом в «лишних» клетках.

Исследование опубликовано в журнале PLOS Genetics.