Конкурс «Био/Мол/Текст»-2026/2027

Эта работа опубликована в номинации «Школьная» конкурса «Био/Мол/Текст»-2026/2027.

Генеральный партнер конкурса — международная инновационная биотехнологическая компания BIOCAD.

---

Партнер номинации — Центральный университет —, инновационный российский вуз, внедряющий STEM-подход (Science, Technology, Engineering, and Mathematics) в высшее образование.

---

«Книжный» спонсор конкурса — «Альпина нон-фикшн»

Значение витамина С для живых организмов

Витамин С, или аскорбиновая кислота, — необходимый микронутриент для полноценного развития и здоровья живых систем [1], [2]. Он выполняет множество функций:

1. несмотря на название, «кислота» проявляет в реакциях восстановительные свойства [3], [4];
2. снижает воздействие гистамина на организм. Аскорбиновая кислота действует комплексно, стабилизируя тучные клетки, отвечающие за производство и высвобождение гистамина, а также ускоряя деградацию уже высвободившегося гистамина.
   Первый способ — стабилизация тучных клеток за счет снижения проницаемости их мембраны, так как аскорбат — соль аскорбиновой кислоты — предотвращает деградацию остатков ненасыщенных жирных кислот в фосфолипидах. Структура билипидного слоя остается целостной, что препятствует преждевременной дегрануляции — процессу, при котором происходит высвобождение гистамина.
   Второй способ витамина C снизить концентрацию гистамина в организме — ускорение деградации уже высвободившегося гистамина. Это происходит путем стимуляции работы фермента декарбоксилазы (ДАО), разрушающего гистамин.
   Именно из-за участия аскорбиновой кислоты в этих процессах цинга, вызываемая дефицитом именно витамина C, часто сопровождается сыпью — основным типом аллергических реакций [1].
3. витамин C необходим для синтеза коллагена в организме. Аскорбиновая кислота, являясь восстановителем и кофактором, принимает участие в восстановлении пролина и лизина до 3- или 4-гидроксипролина и 5-гидроксилизина, соответственно, что делает эти аминокислоты более устойчивыми. Также витамин C защищает уже образовавшиеся волокна коллагена от окислительного стресса, не давая им преждевременно разрушаться. Тем самым аскорбиновая кислота способствует заживлению ран на коже. Поэтому при цинге появляются незаживающие раны, а сама кожа становится сухой и легко повреждается, трескается [1].
4. необходим для качественного усвоения негемового железа, ведь, являясь восстановителем, при взаимодействии с железом с валентностью III, восстанавливает его до двухвалентного:
   2Fe³⁺ + C₆H₈O₆ → 2Fe²⁺ + C₆H₆O₆ + 2H⁺

Восстановительные свойства у молекулы аскорбиновой кислоты есть за счет атомов водорода — восстановителя — в ее составе. Негемовое железо, содержащееся в овощах, бобовых (чечевице, фасоли и т.д.), зелени (шпинате, брокколи и т.д.) и некоторых зерновых (например, в кунжуте), всасывается намного хуже, чем гемовое железо, так как имеет более низкую биодоступность [5]. Биодоступность — часть дозы нутриента, которая достигла системного кровотока в неизменном виде или в виде метаболитов — промежуточных продуктов синтеза и распада. Биодоступность железа из растительных продуктов ниже, так как фитаты, содержащиеся в них, образуют очень стабильные и крупные комплексы с ионами металлов. Эти комплексы не способны пройти через стенки кишечника, а аскорбиновая кислота препятствует их образованию. У фитатов и витамина C происходит некая борьба за возможность первыми восстановить или включить железо в крупный комплекс, соответственно.

Природа витамина С



Важно понимать и особенности «поведения» аскорбиновой кислоты при попадании в организм животного. Этот витамин водорастворимый, а значит, не накапливается в организме (рис. 1) [2], [3].

Он может иметь как экзогенное (внешнее), так и эндогенное (внутреннее) происхождение. У витамина C нет классических предшественников, как, например, бета-каротин для витамина A. Аскорбиновая кислота производится организмами в основном из глюкозы. Откуда мы чаще всего получаем этот витамин? Подавляющее большинство известных видов растений образуют аскорбиновую кислоту, а также дрожжи производят ее аналог, поэтому его основной природный источник — растительные продукты (обычно около 10–100 мг/100 г).

Синтез витамина С в организме животных

Многие животные могут вырабатывать аскорбиновую кислоту самостоятельно, кроме человека, других приматов и морских свинок [3]. Что мешает и нам начать его вырабатывать? Самостоятельный синтез становится возможным благодаря ферменту L-гулолактонооксидазе, кодируемому геном GULO. Без этого фермента для животных такой синтез неосуществим вовсе. Человек же, как и приматы с морскими свинками, лишился данного фермента, ведь соответствующий ген псевдогенизировался, то есть был сломан мутацией и перестал быть функциональным [6]. Эти мутации не отсеиваются отбором, передаваясь потомкам, абсолютно не боясь быть обнаруженными, так как, вероятнее всего, этот ген (GULO) еще до своей поломки утратил необходимость. Причины «ненужности» GULO для приматов все еще остаются загадкой, а проведенных исследований пока не хватает, чтобы окончательно подтвердить старую или новую теорию, а может, и отклонить их. Однако новая работа позволила заметить совершенно новую закономерность[7], [8]!

Теории об истинных причинах псевдогенизации

Основная теория заключается в том, что у наших предков — древних приматов — «отключился» ген GULO из-за перехода на растительное питание с большим содержанием фруктов, и без того богатых витамином C. Тратить уйму сил на самостоятельный синтез необходимых ферментов и глюкозу для образования аскорбиновой кислоты теперь нет никакой необходимости, ведь суточная норма витамина С даже для взрослого мужчины составляет всего 90 мг, а для некормящих женщин и того меньше — 75 мг! Чтобы закрыть такую суточную норму, достаточно съесть всего 100 г киви (на 100 г содержится около 92 мг) или около 50 г ягод смородины (на 100 г содержится около 181 мг) [4]. То есть при диете, состоящей главным образом из фруктов, затраты на синтез фермента становятся нерациональными. Именно такая теория излагается в большинстве научных работ, например, в книге А. Маркова «Эволюция Человека» [7], «Доказательства эволюции» [8], в работах Тушара Чаухана и других специалистов в области эволюции.

В процессе конвергентной эволюции другой, малопохожий на нас вид — морские свинки — также независимо перешел на растительную пищу, несмотря на насекомоядность предков, что, исходя из этой версии, и повлекло инактивацию GULO [9].

У грызунов, в частности, у крыс с геном GULO совсем другие взаимоотношения: он — их постоянный помощник в синтезе витамина C. В отличие от витамина A, E и витаминов группы B, аскорбиновая кислота практически никогда не используется в качестве пищевых добавок для грызунов. Зачем, если она синтезируется сама и поступает в минимальных количествах с пищей? Питаются крысы, в основном, не свежими овощами и фруктами [10], основа их рациона — зерновые культуры, совсем не богатые аскорбиновой кислотой (на 100 г менее 5 мг витамина). Следовательно, крысы сильно зависят от собственного витамина С. У обычных крыс, как правило, не развивается цинга, однако при искусственном нокауте (инактивации) гена GULO или естественной мутации такой риск появляется, и крысы начинают зависеть уже от внешних источников микронутриента.

Однако совсем недавно произошло совершенно удивительное открытие: ученые из Китая провели исследование, в ходе которого использовались несколько видов тканевых паразитов (S. Japonicum, S. mansoni), поражающих разные ткани, и две группы мышей (обычные и без гена GULO). Получив и проанализировав результаты, ученые заметили будоражащую ум закономерность: при заражении паразитами мыши, не имеющие гена GULO в своем геноме, а, значит, и полностью зависимые от внешних источников аскорбиновой кислоты, которую также практически не получали, ведь обе группы находились на диете c ее минимальным содержанием, болели меньше, чем обычные мыши, зараженные теми же паразитами. Паразиты в группе обычных мышей не только достигли зрелого возраста, но и стремительно размножались, а в группе, лишенной способности к самостоятельному синтезу витамина C, они достигли взрослого возраста, но активного размножения не последовало! Из чего ученые сделали вывод: витамин С необходим данным паразитам для полноценного функционирования половой системы. И действительно, при недостатке аскорбиновой нарушается процесс формирования яиц— самки паразитов теряют фертильность [10] (рис. 2)!



После публикации результатов исследования была выдвинута новая теория о том, что отказ от способности к самостоятельному синтезу аскорбиновой кислоты был изящным способом наших предков защититься от конкретного вида паразитов, что, как мы можем заметить, дало ощутимый эффект. Подобные неожиданные открытия позволяют увидеть, насколько же мало мы еще знаем о мире и о самих себе! В настоящее время наука активно продолжает счищать корку тайн с наших истоков, разгадывать удивительные загадки природы. Последующие исследования наверняка помогут нам точно установить причины этого явления, а не довольствоваться только своими теориями!

Литература

1. Елисеева Т., Мироненко А. (2018). Витамин С (аскорбиновая кислота) — описание, польза и где содержится. Журнал здорового питания и диетологии. 4, 33–44;
2. Мазник В. В., Назарова Ю. С. (2023). Витамин C. Статья для сборника «Горинские чтения. Инновационные решения для АПК». 7, 18–19;
3. Алиев П. Н. (2023). Квантово-механическое поведение молекулы витамина C. // Статья для сборника «Актуальные вопросы современной науки» по материалам II Международной научно-практической конференции.1, 17–20;
4. Шаповалова Е. М., Шидин А. В., Бессонова Н. С. (2017). Витамин С и антиоксидантная защита. Международный научно-исследовательский журнал. 4, 35–38;
5. Колосова Н. Г., Баяндина Г. Н., Машукова Н. Г., Геппе Н. А. (2011). Обмен железа в организме и пути коррекции его нарушений. Трудный пациент. 8, 54–57;
6. Как нонсенс-мутации ген обижали, и что потом было;
7. Марков А. В. Доказательства эволюции М., 2010;
8. Марков А. В. Эволюция человека. Книга 1 Обезьяны, кости и гены. М.: Corpus, 2011. — 464 с.;
9. Бабина, С. А., Желтышева А. Ю., Шуклина А. А. Витамин C и когнитивная функция. // Сборник статей Пермского государственного медицинского университета. — Пермь: Изд-во ПГМУ, 2020. — С. 1–3;
10. Gongwen Chen, Ji Hyung Jun, Tobias Wijshake, Yunyang Li, Minwei Yuan, et. al. Loss of vitamin C biosynthesis protects from a parasitic infection — openRxiv.