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自然界的“寿星动物” , 长寿秘诀是什么?
作者:Andrew Steele
编辑:Meister Xia
世上有种蜉蝣 , 雌性从孵化、交配、产卵到死亡 , 历时仅不到五分钟 。 而在格陵兰寒冷的海域中 , 有种鲨鱼的寿命可长达四百年 。 大千世界 , 自然百态 , 既有朝生暮死者 , 也有长命百岁者 , 正如生物的大小、习性、饮食特征都各不相同 。 从动物身上 , 我们能探寻出哪些抗衰老奥秘 , 延长人类寿命呢?
01.
蠕虫
秀丽线虫(C. elegans)体长只有1毫米 , 身体几乎透明 , 即使在显微镜下也不容易观察到 。 但正是这不起眼的小生物在衰老研究中发挥着大作用 。 秀丽线虫由著名生物学家悉尼·布伦纳在堆肥堆里发现 [1
, 当时布伦纳正在寻找一种新的“模式生物”用于科研 , 既要跟人类等高级生物有足够多的相似之处、有研究价值 , 又要容易在实验室里培养观察 。
图片来源:PI France
【自然界的“寿星动物”,长寿秘诀是什么?】蠕虫作为衰老研究的实验对象 , 有诸多优势:它们个头小 , 一个培养皿里能养上百只;它们寿命短 , 生命周期只有两个星期 , 一项细致的研究课题仅需几个月就能完成 , 而如果用寿命更长的动物 , 恐怕至少要数年甚至数十年 。
除了利用蠕虫的上述优势促进生物学研究之外 , 学者们在蠕虫身上还观察到了一个更惊人的现象:只要改变一个基因 , 就能显著地延长它们的寿命 。 上世纪八十年代 , 第一个蠕虫“长寿基因”被发现 , 编辑这一基因 , 能让蠕虫寿命增加50% [2
。 但当时这一研究结果没有得到重视 , 因为蠕虫的基因数量高达两万个 , 科学家们不相信只要修改一个就能延长寿命 。 几年后 , 另一个“长寿基因”被发现 , 让蠕虫的寿命从两周翻倍到了四周 [3
。 前后两个长寿基因不存在任何关联 , 而且后者延长寿命的效果更明显 。 这时 , 科学家们开始提起注意了 。
现在 , 学界已知的能延长秀丽线虫寿命的基因多达600种 , 其他生物中类似的“长寿基因”也发现了上百种 [4
, 包括小鼠的“长寿基因” , 能影响其生长激素分泌 。 对其进行编辑后 , 研究者们培育出了有史以来寿命最长的小鼠 。 “寿星鼠”并没有刻意地运动或注意饮食健康 , 仅仅是因为基因被编辑 , 就活了4年51周——而普通小鼠很少能活过3年 [5
。
02.
负鼠
为什么蠕虫只能活14天 , 小鼠只能活几年 , 但格陵兰的鲨鱼却能活400年?为什么所有的生物都逃不过生老病死?进化论常被总结为优胜劣汰 , 那为什么衰老和死亡的基因没被淘汰呢?为解答这个问题 , 就不得不提负鼠——一种在美洲生活的有袋动物 , 长得像鼠 , 跟猫差不多大 。 正是一次偶然的对负鼠的研究 , 让科学家们明白了生老病死在自然界中存在的意义 。
Steve Austad是一名美国生态学家 。 一次 , 他的一个同事在野外安放了许多笼子 , 想捕捉热带狐 , 没想到却捉到了许多负鼠 。 Austad不想白白浪费这一研究机会 , 于是就给负鼠戴上了无线电项圈后放生 。 观察了一段时间 , Austad发现这些负鼠衰老的速度惊人地快 , 不消几个月便从青壮年进入暮年 , 走向死亡 。
为什么负鼠会“断崖式”衰老?这些小动物性格温顺、大小适中 , 可谓是捕食者最理想的盘中餐 。 正因为此 , 野外的负鼠将近一半会葬身于捕食者腹中 。 负鼠的极速衰老过程 , 其实是该物种进化出的一种“权衡”策略 [6
:既然大概率会在生命的头三四年被捕食者吃掉 , 那何必活到十岁?不如把身体的能量集中在头几年使用 , 在被吃掉之前大量繁育下一代 , 而不是操心万一未被捕食 , 如何 “安度晚年” 。
鉴于此 , Austad提出了一个假设:如果某个地方的负鼠种群没有捕食者威胁 , 可能会进化出另一种衰老方式:速度较慢 , 无需争分夺秒地繁殖 , 不必在时间上跟捕食者赛跑 。 Austad果真找到了这样的地方——美国佛罗里达州北部的萨佩罗岛 。 该岛屿四千年前与美国大陆分离 , 之后岛上一直没有大型捕食动物 。 四千年对人类而言很长 , 但对于研究进化来说则是恰好合适 , 能看到自然选择的力量如何发挥作用 。
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