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年长的父亲拥有良好的端粒,但寿命呢? 并非如此

探索端粒与突变之间的关系,揭示了与年长父亲后代相关的长寿的复杂性。

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Sophie Bushwick(TwitterTumblr)是一名科学记者和播客主持人,目前是DISCOVERmagazine.com的实习生。她曾为

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Scientific Americanio9DISCOVER 撰稿,并为 60-Second Science 和 Physics Central 制作播客。

人类染色体(灰色)由端粒(白色)封端 U.S. Department of Energy Human Genome Program

著名生物学家 Elizabeth Blackburn曾说,当她还是个年轻的博士后时

,“端粒吸引了我,并一直引导着我。”而它们也确实引导了她——一路走到了2009年的诺贝尔生理学或医学奖

。端粒是DNA序列,它们持续吸引着研究人员和公众的兴趣,部分原因在于端粒较长的人倾向于活得更长

。因此,最近发现年长的男性生育的后代拥有异常长的端粒,这听起来是个好消息。年长的男性将把长寿的礼物送给他们的孩子——对吗?但正如生物学中常常如此,事情并非如此简单,有一个年长的父亲可能不是通往长寿健康生活的捷径。每次DNA被复制时,都可能出现序列错误,即突变。最常见的变化之一是丢失链末端的少量信息。幸运的是,这些链被端粒封盖,它们是重复序列,不编码任何蛋白质,仅用于保护其余DNA。每次DNA复制时,端粒都会变短,直到这些保护性的末端磨损殆尽。没有端粒,DNA就无法再进行复制,包含它的细胞就会死亡。但精子不受这种端粒缩短效应的影响。事实上,产生精子的干细胞中的端粒不仅抵抗降解,它们实际上还会生长。这可能是因为睾丸中高浓度的端粒修复酶端粒酶;研究人员仍不确定。他们只知道,男人越年长,其精子中的端粒就越长。而《美国国家科学院院刊》上的一项近期研究

发现,这些长端粒可以遗传给后代:年长父亲的孩子出生时,他们所有细胞的端粒都更长。事实上,这些长端粒可以传递两代,年长的父系祖父将其长端粒传递给他们的子女以及他们儿子(即孙子)的孩子。最长的端粒都出现在那些父亲和父亲的父亲在年长时生育的孩子身上。(但年长父亲的女儿们根本没有传递额外的长端粒。)获得更长的端粒是令人兴奋的,因为端粒长度与长寿相关。随着细胞分裂而缩短的端粒就像一个倒计时器,计算着细胞的寿命;当父亲将更长的端粒传递给后代时,他实际上是在为他们的细胞时钟增加了更多滴答声。所以,年长父亲的孩子应该活得更长!只有一个问题:他们没有。一些关于长寿的历史数据[pdf]

研究[pdf]

发现,年长的父亲,特别是那些在65岁以后生育的父亲,实际上与子女寿命缩短有关,尤其是女儿。年龄较大的男性群体中,中年子女的死亡率比年轻男性后代高出60%。年长父亲的孩子也更有可能智商较低

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,并患有白血病、双相情感障碍

精神分裂症

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自闭症

。为什么更长的端粒没有赋予他们更长、更好的生命呢?

端粒结构 | Iridos/Wikipedia

问题在于,精子细胞不仅获得了端粒长度——它们也积累了更多的突变。与女性不同,女性的卵子通常在女性仍在子宫内时一次性产生

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,男性则在一生中持续产生精子。每次精子干细胞开始产生新精子的过程时,它都必须分裂,这为突变的形成提供了机会。年长精子干细胞产生的精子将拥有更长的端粒,但它们也将携带更多的突变,这会缩短后代的寿命。所以问题是:在端粒长度和突变负荷之间,哪一个在决定后代的寿命方面占主导地位?因为历史数据的研究发现,年长父亲的后代寿命更短,你可能会认为突变负荷占了上风。但这可能并不完全正确。首先,父亲的年龄对后代的健康影响远远不是唯一的因素。例如,这些长寿研究的数据是在19世纪和20世纪收集的,当时还没有可靠的避孕措施。父亲们通常在中年之前就有许多孩子,这意味着年长父亲的后代很可能有很多兄弟姐妹。年长父亲的第十个孩子可能得到的关注、资源和长寿的机会比今天作为独生子女的孩子少,后者的父母可以选择等待一段时间再生育。社会因素和可用资源在孩子的寿命中起着重要作用。与使用历史数据的研究相比,一项对2009年对现代加拿大老年人的研究

发现,老年人死亡的可能性与其父母的年龄之间没有联系。然而,这项研究只考察了25至45岁男性的后代。遗传突变对后代寿命的不利影响可能只对超过一定年龄的男性才变得重要。毕竟,一项历史研究发现,这种影响在最年长的年龄组中更为显著:65岁以后生育的男性。这表明可能存在一个最佳点,一个能最大化端粒长度同时最小化突变的父系年龄,这将是生育的理想时机——至少从基因质量的角度来看。但即使是中年而非年长父亲的后代存在细微优势,也不太可能是一个很大的优势,否则我们会在长寿数据中看到一些积极的影响。最终,端粒和突变并不能准确决定我们如何或何时死亡。这些遗传因素塑造了我们的生活,但它们并没有控制我们的命运。

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