在太平洋沿岸的海底,一類名為
巖魚
(rockfish)的神奇動物掌握著關於長壽的終極奧秘。巖魚家族的壽命有著令人稱奇的多樣性。
最長壽的巖魚可以活超過200歲
,放眼整個脊椎動物類別也少有對手;
另一些巖魚卻只能活10年上下
,不同物種間20倍的壽命差異同樣罕見。
是什麼因素決定了不同巖魚的壽命差異?這個問題很可能包含了人類長壽的答案,這也讓巖魚成為科學界的明星動物。
2021年,
《科學》雜誌
的一項研究就透過對多個巖魚物種的全基因組測序,找到了長壽巖魚的獨有秘訣:豐富的DNA修復通路,以及137個和長壽相關的基因——這些基因會影響胰島素訊號、體型以及對環境的適應情況。
現在,一項發表於《科學·進展》的研究更進一步,透過對巖魚的測序
揭示了一組不為人知的長壽基因,並且證實了這些基因與人類長壽的高度相關性。
在最新研究中,來自哈佛醫學院和波士頓兒童醫院的研究團隊
對23個巖魚物種基因組的目標區域進行了測序
,這些巖魚都屬於平鮋屬(
Sebastes
),平均壽命從22年到108年不等。透過對這些不同物種的比較基因組學分析,研究找到了兩個影響巖魚壽命的基因網路。
首先是與胰島素訊號調節相關的基因網路
,這個答案在研究人員的意料之中。畢竟,無論是2021年的那篇《科學》論文,還是基於其他動物的已有研究,都發現了這個通路在衰老過程中的重要作用。當然,這個發現還是足以令研究團隊感到高興,因為結果驗證了這項實驗分析的可行性。
接下來的第二個基因網路著實出乎研究者的意料,這就是
與黃酮類化學物質代謝相關的基因網路
。黃酮是由兩個具有酚羥基的苯環透過中央三碳原子連線形成的化合物。天然黃酮類化合物存在於植物中,在我們的飲食中少量存在。
▲不同巖魚的最高壽命存在巨大差異
(圖片來源:參考資料[1])
黃酮類化合物常常參與細胞與酶之間的訊號通路。根據之前的研究,一些黃酮類化合物具有抗炎症、抗誘變的作用,因此科學家正在關注這類物質的抗癌潛力。然而,
黃酮類化合物在抗衰老方面的潛力卻是首次被提出。
研究團隊尚不能確認黃酮類化合物在衰老中扮演了怎樣的角色。這項研究的共同通訊作者、哈佛醫學院和波士頓兒童醫院的博士後Stephen Treaster介紹,黃酮類化合物與調控生長、發育的重要化合物類固醇相似,“不難想象類固醇激素如何影響包括壽命在內的整個生命歷程,因為它們直接影響到魚類成熟與衰老的速度。” Treaster博士表示。
除了找出兩個長壽相關的基因網路,研究還重建了這些特性在巖魚演化歷程中的變化。巖魚的壽命並不是一開始就如此多變,它們的共同祖先很長壽,但在800萬年的演化過程中,自然選擇的壓力使得部分巖魚的壽命變短。
▲巖魚的長壽基因展現出與人類長壽的相關性
(圖片來源:參考資料[1])
對於這項研究,發現巖魚中的基因網路是一個開始,最終目標則是明確它們對人類的影響。因此,研究進一步利用來自人類全基因組關聯分析的資料進行統計學分析,驗證了這些基因網路與人類長壽的相關性。其中,
黃酮類化合物代謝通路與人類生存更是呈現出顯著的高度相關性(達到99個百分位數)。
研究團隊指出,這項研究為人類長壽基因的研究提供了突破口。要從人類的完整基因組中尋找與複雜性狀(例如長壽)相關的基因並不容易,需要大量統計資料的支援。而
透過對巖魚的研究鎖定重點基因,可以更直接地找到人類長壽的關鍵基因。
接下來,研究團隊將進一步探索胰島素、黃酮類化合物影響壽命的直接機制,並計劃利用模式動物斑馬魚開展基因編輯。“對於困擾現代社會的疾病,年齡是最大的風險因素,” 論文指出,“這項研究識別出的特定靶點,以及它們在人類與巖魚中的獨特變化,
為將來尋找延緩、改善甚至避免衰老以及相關疾病指明瞭方向。
”
封面圖來源:123RF
參考資料:
[1] Stephen Treaster et al, Convergent genomics of longevity in rockfishes highlights the genetics of human life span variation,
Science Advances
(2023)。 DOI: 10。1126/sciadv。add2743
[2] Sree Rohit Raj Kolora et al。, (2021), Origins and evolution of extreme life span in Pacific Ocean rockfishes,
Science
, DOI: 10。1126/science。abg5332
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Sets of genes found across all rockfish may help to explain their differences in longevity。 Retrieved Jan。 12th, 2023 from https://phys。org/news/2023-01-genes-rockfish-differences-longevity。html
[4] Rockfish Genes Hold Clues to Human Longevity
。 Retrieved Jan。
12th
, 2023 from
https://www。the-scientist。com/news-opinion/rockfish-genes-hold-clues-to-human-longevity-70889
釋出於:上海