Kaheksanädalane kutsikas sarnaneb arengult umbes üheksakuuse inimlapsega: mõlemal hakkavad just sel ajal lõikuma esimesed hambad. Esimeseks sünnipäevaks jõuab koer bioloogiliselt aga juba 30-aastase inimese ikka. Hiljem võtab koera vananemine hoo maha: 12-aastane labrador on võrredav ligikaudu 70-aastase inimesega. See tähendab, et praegune lemmiku vanuse valem ei vasta tegelikkusele.

Aastakümneid on koera vanuse arvutamiseks soovitatud lihtsustatud korrutustehet, kus koera iga eluaasta võrdub täpselt seitsme inimaastaga. Füsioloogiliselt on see teooria aga alati longanud. Erinevalt seitsme-aastasest lapsest on üheaastane koer sageli juba suguküps.

Uus vanusevalem

Täpsema võrdluse saamiseks uuris rühm USA geneetikuid imetajate DNA-d. Iga isendi elu jooksul kinnituvad tema pärilikkusaine ahelatele keemilised märgised ehk metüülrühmad – need lülitavad geene keskkonna ja vanuse mõjul sisse või välja. Nende märgiste kogunemise muster moodustab organismis nn epigeneetilise kella. Piltlikult öeldes loevad teadlased selle sihverplaadilt välja iga isendi tegeliku bioloogilise vanuse.

Soovides täpselt mõista, kuidas uue kella näitu lugeda, analüüsis töörühm 104 labradori retriiveri pärilikkusainet. Uuritud koerte vanus ulatus paarist nädalast 16 aastani. Saadud DNA metülatsioonimustreid võrdlesid uurijad 320 inimese ja 133 hiire varasemate andmetega.

Võrdluse põhjal tuletasid teadlased logaritmilise valemi koera- ja inimaastate teisendamiseks. Andmekõver näitab, et kahe liigi noorusaeg möödub tõepoolest täiesti erineva kiirusega. Täiskasvanueas aga kiiruste vahe tasandub ning eakate koerte ja inimeste rakuline vananemine kulgeb taas sarnases tempos.

Uus matemaatiline valem näeb seega välja järgmine: inimaastad = 16 × ln(koera vanus) + 31. Teisisõnu korrutatakse koera vanuse naturaallogaritm(ln) 16-ga ja tulemusele liidetakse arv 31. Uue arvutuskäigu järgi vastab üheaastane koer bioloogilises mõttes 31-aastasele inimesele. Kaheaastane neljajalgne on jõudnud 42 eluaastani ning kümneaastane lemmik võrdub ligikaudu 68-aastase seenioriga.

Kutsikate tormakas bioloogiline areng viitab seejuures, et nende taga on sügavam geneetiline mehhanism. Kõige suuremad epigeneetilised muutused toimusid kõigil uuritud liikidel väga kindlates genoomi piirkondades. Seejuures toimuvad peamised ealised nihked geenivõrgustikes, mis suunavad loote anatoomilist arengut.

Avastus näitab, et vananemine ei pruugi olla lihtsalt keha juhuslik ja vääramatu kulumine. Pigem on see looteeas ja nooruses käivitunud arenguprogrammide jätk hilisemas elus. See viitab uurijate sõnul, et imetajate areng ja vananemine kulgevad bioloogilises mõttes käsikäes.

Täpsemal vaatlusel täheldas töörühm, et viiest tuvastatud geenivõrgustikust neljas süvenes aja jooksul metülatsioon ehk neisse kogunes rohkem keemilisi märgiseid. Samad võrgustikud juhivad nii inimestel, koertel kui ka hiirtel närvisüsteemi ja kudede varajast kujunemist. Vanusega seotud muutuste koondumine neisse muistsetesse geenidesse kinnitab vananemise evolutsioonilist ühisosa kõigil imetajatel.

Päris uus tööriist

Täpsete andmete kogumiseks lõid uue uuringu autorid uue meetodi. Varasemate võtetega tuli DNA-st analüüsimiseks valida juhuslikke lõike, mis tegi eri liikide võrdlemise keeruliseks. Uue uuringu töörühm arendas aga välja spetsiaalse sekveneerimismeetodi SyBS. See võimaldab püüda kinni ja analüüsida just neid DNA osi, mis on püsinud miljonite evolutsiooniaastate vältel liigist olenemata muutumatuna.

Kuigi arvutusmudel annab varasemast märksa täpsema pildi, on teadustööl omad kitsaskohad. Valim koosnes ainult labradori retriiveritest, aga koeratõugude oodatav eluiga ja füsioloogia varieeruvad suuresti. Geneetiliselt ühtlane tõug aitas küll vältida andmete segunemist, kuid jätab õhku küsimuse teiste tõugude bioloogiast.

Edaspidi plaanivad bioloogid kaasata uuringusse teisigi tõuge. Laiendatud andmestik aitab mõista, kas lühikese ja pika elueaga koerte arenguetapid kulgevad sarnases rütmis või nihkuvad ajas. Ühtlasi on uus universaalne epigeneetiline kell tõhus tööriist nii loomade kui ka inimeste vananemisuuringutes.

Teadustöö ilmus ajakirjas Cell Systems.