Существует множество способов измерения возраста. Хронологический возраст — сколько лет человек прожил на свете — является самым простым. Но он не учитывает такие факторы, как питание, генетика, физическое здоровье или образ жизни. Вот почему многие исследователи обращаются к биологическому возрасту как к лучшему показателю состояния организма. Один из подходов заключается в изучении триллионов микробов, обитающих в кишечнике.

В 2015 году Мауна Дасари, в то время аспирант по микробной экологии в Университете Нотр-Дам, применила этот подход к павианам. Поскольку у павианов те же закономерности развития, что и у людей, они являются хорошей моделью для изучения возраста микробиома у людей. Дасари изучила тысячи образцов фекалий диких павианов в поисках закономерностей в микробиоме кишечника, которые можно было бы использовать для определения возраста. Дасари и ее команда использовали эти данные, чтобы создать микробиомные часы, которые предсказывали возраст павианов со средней погрешностью около двух лет, что лучше, чем средняя погрешность от шести до 11 лет существующих микробиомных часов, основанных на данных о людях. Результаты этой работы, опубликованные в eLife, могут помочь исследователям найти новые способы поддержания здорового старения и увеличения продолжительности жизни и периода активного здоровья.

Для этого исследования Дасари извлекла ДНК почти из 14 000 образцов, собранных у 479 диких павианов в рамках исследовательского проекта «Павианы Амбосели», долгосрочного исследования диких павианов в Восточной Африке. Она назвала эту работу «счастливым стечением обстоятельств», поскольку эти образцы фекалий изначально собирались в течение 14 лет для проекта по изучению гормонов, в котором участвовала лаборатория. Команда проанализировала микробы с помощью вычислительных алгоритмов и машинного обучения. Чтобы оценить хронологический возраст, эти «часы микробиома» одновременно проанализировали 1440 характеристик микробиома. Исследователи наблюдали изменения в количестве микробов на разных этапах жизни. Например, одни микробы становились более распространёнными с возрастом, в то время как другие преобладали на ранних или поздних этапах жизни. Кроме того, микробиомы в раннем возрасте и в старости были более разнообразными, чем в раннем взрослом возрасте.

Поскольку образцы, взятые Дасари, были получены от тех же павианов, за которыми она наблюдала в течение длительного периода времени, у неё были данные о ключевых этапах развития и условиях окружающей среды, таких как засуха, которые менялись в зависимости от времени года. Используя свой инструмент, Дасари и её коллеги изучили, как эти демографические и социально-экологические факторы влияют на прогнозирование возраста. Они обнаружили, что определённые факторы могут приводить к отклонению возраста микробиома от хронологического возраста. Например, у павианов с микробиомом, который выглядел старше, чем ожидалось, как правило, были самцы, что коррелирует с тенденцией, согласно которой самцы млекопитающих стареют быстрее, чем самки. У павианов с более высоким рангом микробиом также выглядел старым для их возраста, в то время как у павианов с более низким рангом микробиом был моложе, что, возможно, связано с различиями в доступе к пище. У самок павианов наблюдались признаки ускоренного старения микробиома в сухой сезон по сравнению с влажным, что, вероятно, связано с пищевым стрессом.

Наконец, исследователи обнаружили, что возраст микробиома не влияет на этапы взросления или выживаемость. Из-за непостоянства кишечных микробов возраст микробиома отражает только текущие, а не прошлые условия. В будущем команда надеется соотнести возраст микробиома с другими признаками биологического старения и посмотреть, как кишечные микробы могут влиять на общую продолжительность жизни и выживаемость человека.

«Я думаю, что это очень впечатляющее исследование, — сказал Баптист Садуги, приматолог из Университета штата Аризона, который не принимал участия в исследовании. — Объём работы, как лабораторной, так и аналитической, который был проделан для этой статьи, на самом деле уникален для системы изучения диких животных». Садуги отметил, что в большинстве исследований дикой природы используется от 1000 до 2000 образцов.

Поскольку микробиомы кишечника различаются у разных видов, эти «часы микробиома» нельзя напрямую перенести на людей. Чтобы создать более универсальные «часы микробиома», команде необходимо выявить общие черты микробиома у разных видов. Несмотря на это ограничение, Дасари сказал, что эти исследования могут помочь учёным понять, как меняется микробиом с возрастом. «Существует множество различных признаков, по которым наш организм показывает свой возраст, — сказал Дасари. — Разнообразное питание и общение с людьми и другими существами помогают уменьшить эти возрастные изменения». Она отметила, что разнообразный микробиом помогает организму адаптироваться к любым изменениям.

Из-за изменений в микробиоме, происходящих с возрастом, манипулирование микробным сообществом может способствовать здоровому старению. Дасари считает, что трансплантация фекалий была бы лучшим способом, чем кратковременное применение пробиотиков, повлиять на микробиом кишечника в целом. Предыдущие исследования показали, что трансплантация фекалий от молодых мышей к старым обращает вспять признаки старения.

«Тот факт, что мы можем вернуться в наши морозильные камеры и использовать собранный нами за 14 лет навоз павианов, чтобы понять совершенно новый аспект старения или что-то, что в конечном итоге может иметь клиническое значение, — это действительно удивительно», — сказал Дасари.