大约2.25亿年前,在哺乳动物出现的初期,人类和所有其他现存哺乳动物的祖先是体型小如鼩鼱的生物。
体型的劣势使它们直接成为恐龙和当时地球上许多其他大型生物的盘中餐。这可能也是它们的后代,包括人类,寿命不如我们长的原因。
“假设是,在恐龙时代,哺乳动物在食物链底层度过了1亿年,”伯明翰大学分子生物老年病学家Joao Pedro de Magalhaes说,他最近发表了一篇关于哺乳动物衰老原因的文章。
在漫长的进化过程中,哺乳动物可能已经失去了许多爬行动物、鸟类和鱼类至今仍保留的抗衰老特征——如果你在活到几岁之前就会被吃掉,那么确保健康的基因生命就没有意义。
为什么有些生物不衰老?
De Magalhaes一直对为什么有些动物的寿命比其他动物长得多感兴趣。他与一个团队合作,对弓头鲸的基因组进行了测序——弓头鲸是已知寿命最长的哺乳动物之一——以寻找与衰老相关的基因线索。他还维护着一个包含4000多种物种已知寿命的数据库——这可能是同类中最大的数据库。
他主要研究的是衰老——随着年龄增长而发生的退化过程——而不是许多情况下的日历年。人类在成年期死亡的几率每6到7年翻一番,对于许多哺乳动物来说,这种衰老率甚至更高。
De Magalhaes着迷于阅读2022年发表在《科学》杂志上的一项研究,该研究比较了77种爬行动物和两栖动物的衰老情况。研究发现,许多海龟、鳄鱼和蝾螈的衰老速度非常慢。对于海龟来说,作者将其中一些归因于长寿物种的硬壳以及它们缓慢的生活节奏。
哺乳动物是如何进化出更短寿命的?
相反,大多数哺乳动物的衰老速度要快得多。科学家们还没有弄清为什么大多数哺乳动物没有像某些爬行动物和鱼类那样进化出抗衰老能力的所有答案。但其中一个因素可能与牙齿有关。
人类一生中只更换一次全套牙齿(当我们掉乳牙时),而像鲨鱼这样的生物则不断更换牙齿。在补牙和假牙出现之前,牙齿感染是常见的死亡原因。如果哺乳动物失去所有牙齿,其饮食将受到限制,这也会缩短其寿命。
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由于大多数哺乳动物在被恐龙吃掉之前寿命不长,它们的基因组可能在一定年龄后失去了再生牙齿的能力,因为这是一个不必要的特征。这不仅仅是一个短暂的时期——在恐龙时代,哺乳动物在超过1亿年的时间里大多是小型猎物物种。事实上,直到恐龙消失很久之后,大约5500万年前,哺乳动物才开始体型变大,占据食物链更高的位置。
大多数哺乳动物还失去了一种鸟类和爬行动物仍携带的基因通路,该通路可修复紫外线对DNA的损伤。这并非所有哺乳动物都如此——有袋动物,它们很早就与大多数现存哺乳动物分道扬镳,仍然保留着这种基因通路。但De Magalhaes说,其余的哺乳动物,即来自真兽类谱系的哺乳动物,很早就失去了这种特征,因此我们的基因在紫外线照射下会缓慢衰变。
他说:“我们修复紫外线损伤的机制不如鸡或爬行动物多。”
尽管这与衰老没有直接关系,但De Magalhaes还表示,女性绝经可以限制哺乳动物的生殖衰老。他说,如果没有绝经,大多数雌性哺乳动物都会达到某种形式的生殖衰老。
最终,这些因素以及其他可能存在的因素在人类和大多数其他哺乳动物寿命不如一些其他爬行动物、鸟类、鱼类和两栖动物长寿的原因中发挥了主要作用。
De Magalhaes说:“独特之处在于,在恐龙时代,我们在食物链的底端停留了如此漫长的时间。”
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