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寿命是否写在我们的 DNA 里?

DNA甲基化为人类或动物可能活多久提供了线索。它能否被利用来延缓衰老过程?

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鸣谢:cooperr/Shutterstock

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许多动物以其长寿而闻名。海龟可以活到50岁或更长,而格陵兰鲨可能活400多年。虽然一些动物有幸在地球上存在很长时间,但另一些则没那么幸运。像侏儒虾虎鱼这样的物种,这是一种澳大利亚鱼,只能活八周。成年蜉蝣平均寿命仅为短暂的24小时

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但总体而言,计算不同物种的平均寿命可能具有挑战性。而且许多物种的寿命仍然未知,因为科学家依赖于他们捕获和研究的野生动物样本。现在,科学家们正在寻找新的方法来估计寿命——而解读DNA是近年来一种越来越受关注的方法。

例如,在2019年发表在《科学报告》上的一篇论文中,研究人员通过查看DNA的特定部分,预测了包括爬行动物和哺乳动物在内的脊椎动物的寿命。他们收集了252个生物体的基因信息,并着重于能够解释动物王国中寿命巨大差异的DNA序列。利用这些数据,他们构建了一个算法来预测现存和已灭绝物种的最大寿命。他们称之为“寿命时钟”,并用它来精确确定一些长寿物种的平均寿命。

DNA解读技术具有现实世界的应用潜力,并可能揭示过去的新细节,对于希望了解动物如何衰老以及如何帮助它们活得更长的遗传学家来说,这是一种有前途的技术——包括人类。除此之外,利用甲基化还可以帮助指示动物何时受到环境压力的影响,以及它们是否在自然寿命之前死亡。

你DNA中的滴答作响的时钟

DNA是使每个生物体独一无二的生物蓝图。从一个人的身高到小丑鱼标志性的橙色鳞片,一切都与DNA指令有关。当涉及到确定寿命时,DNA也可能相关。更具体地说,甲基化细胞内的生物过程,可能包含人类和动物寿命和衰老过程的线索。

在我们的生命周期中,基因会开启和关闭。这对于健康的生长和发展至关重要,而甲基化是控制基因表达的重要过程。在甲基化过程中,酶将一个甲基基团添加到基因上,这阻止其被转录。这就像给基因戴上手铐——基因还在那里,但细胞的机制无法读取它或将其转化为蛋白质。因此,甲基化关闭基因,而去甲基化(移除相同的甲基基团)则开启它们。

尽管甲基化模式及其调控方式仍不被充分理解,但研究表明,甲基化随着年龄的增长而减少,百岁老人拥有的最少。那么这是否意味着拥有*更多*的甲基化是件好事?嗯,这取决于情况。许多正常的细胞过程都依赖于甲基化。但可能的情况是,关闭某些基因可以防止它们被表达,这可能会降低患某些疾病的风险。

寿命时钟

此外,基因组上特定位点的DNA甲基化还可以用作确定动物年龄的标记。研究那些寿命远超人类的野生动物可能具有挑战性。利用他们的甲基化技术,撰写《科学报告》研究报告的研究人员发现,弓头鲸的最大自然寿命为268年。这是新信息,因为之前的测量将其寿命定为211年。研究人员还应用他们的技术来预测我们今天想象中一些生物的寿命。他们将寿命估计算法与古代DNA相结合,发现猛犸象可以活到60岁。这个年龄接近于今天仍然生活在非洲草原上的非洲象。

人类:天生寿命只有38年?

同一项研究还考察了我们古代人类表亲——尼安德特人和丹尼索瓦人的基因组。他们发现,这两个古代人类物种的自然寿命都是37.8岁。有趣的是,早期智人,我们自己的物种,寿命为38岁。(也许我们和我们早期祖先并没有那么大的不同。)

人类DNA中写着如此短暂的寿命听起来可能很奇怪。这是否意味着我们注定要活到38岁?不完全是。正如这项研究的首席研究员本杰明·梅恩(Benjamin Mayne)所写,“人类可以被视为这项研究的一个例外,因为医学和生活方式的进步延长了平均寿命。”

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利用甲基化

你可能仍在想,为什么不同物种的自然寿命和甲基化存在如此显著的差异。以及控制甲基化是否可以提高同一物种个体之间的寿命?

不同的动物在其细胞内有不同的机制来调节甲基化速率。即使在同一物种的动物之间也存在这些差异,因为甲基化取决于许多因素,包括不同的环境和潜在的疾病。患有癌症的人与健康的人相比,DNA甲基化模式会有所不同,这仅仅是因为疾病与基因改变有关。

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健康积极的生活方式可能也起着很大作用。研究报告称,经常锻炼并多吃水果和蔬菜的人通常具有更高的甲基化水平,这与通常观察到的与年龄相关的下降相反。所以基因并非宿命。

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