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活到200歲的奧秘,科學家在這裏找到了


2021年12月02日 - 自然小編  
   

中國新聞周刊12:06《中國新聞周刊》雜志社

文/ 石晗旭

人類的自然壽命到底有無極限?

起碼從目前公認的理論來看,人的細胞分裂極限是50次,而一次正常細胞分裂的周期約為2.4年,這意味著人類的壽命極限是120歲。

但科學家們顯然並不甘心接受這樣的設定,畢竟在自然界中存在更為長壽的生物,譬如能存活500年之久的格陵蘭鯊。為此,他們一直在通過各種方式,試圖尋找延緩衰老的秘訣。

美國加州大學伯克利分校的研究人員將目光投向了太平洋深海處生活著的岩魚。吸引他們注意的是,這些岩魚的120多種亞屬之間竟然有著如此長的壽命跨度:短如少鰭平鮋最多能活11年,長如阿留申平鮋則能活過200歲。

為了揭示岩魚壽命多樣性的影響因素,從而為了解人類壽命提供參考,這組研究人員對88種岩魚共計102個樣本進行了全基因組測序,最終找到了137個與長壽相關的基因,以及這些基因可能的作用機制。

最近該研究成果甫一發出,便被《科學》雜志選為當期封面文章。

圖/《科學》雜志當期封面

學界對該研究亦不乏高度認可。“一項探究長壽動物生命的研究對我們學習如何提升人類健康壽命是至關重要的”,美國阿拉巴馬大學伯明翰分校的生物學家史蒂芬·奧斯塔德(Steven Austad)如此評價。

它們如何活過200歲?

從加利福尼亞到日本的沿海水域生活著一群色彩斑斕的魚類,這就是岩魚。它們的種類超過120種。

而此次它們吸引生物學家關注的原因是,不同亞屬之間的壽命相差了近20倍,壽命範圍竟能從約11歲到200多歲。

不同岩魚的生命長度,圖源:《科學》雜志

到底是什麼讓部分岩魚活過200歲?

為了找到答案,美國加州大學伯克利分校的研究人員從88個物種的102條魚中提取了組織樣本,並用最先進的技術對它們進行全基因組測序,再通過比對,從不計其數的基因中,找出能活到105歲的岩魚與“短命”岩魚(活不過20歲)的遺傳差異。

種種複雜的分析後,他們發現了岩魚身上137個與長壽相關的基因。

其中16種基因有助於DNA修複,而在長壽岩魚體內發現的此類基因的種類和數量顯著多於短壽岩魚,也就讓其具備了更強的DNA修複能力,和更為豐富的DNA修複通路。

要知道,隨著生命老去,DNA便會日積月累地受損,譬如端粒縮短等。若這些損傷得以更好地修複,那麼包括癌症在內的疾病以及衰老的到來就能夠延緩,整個生命的周期亦將隨之被拉長。

另外一些基因則會影響胰島素信號傳導,而這也會影響壽命。

此前《科學》雜志上的一篇研究便發現,大腦內傳送胰島素信號的蛋白質減少或消除的小鼠,比未經處理的小鼠可以多活半年,這意味著試驗組小鼠的壽命延長了18%,且它們到了老年後依然精力充沛。

不僅如此,研究者們發現長壽岩魚體內富集著可以調節免疫系統的基因,尤其是其中一個特定的基因家族——嗜乳脂蛋白(butyrophilins)基因,它們有抑制免疫的能力,能夠幫生物體抵禦感染和癌症——在長壽岩魚的體內有極為明顯的拷貝數。

此前已有多項研究指出,衰老是一種全身性的慢性炎症過程,這些慢性炎症不易被發現和治療,可能在體內持續數十年,並引發與年齡相關的多種疾病。嗜乳脂蛋白基因家族的富集,則讓長壽岩魚更少遭受炎症反應。

當然,還有些基因並不直接影響壽命。

“本質上講,一些岩魚物種只是通過適應生活在更深、更冷的水域,並增加它們的體型大小來延長壽命”,該研究通訊作者Peter Sudmant介紹。他們發現大多數基因(81個)通過影響體型和深度適應來間接影響壽命,而長壽岩魚進化到現在的基因模樣,用了1000萬年。

“總之,岩魚長壽的遺傳基礎可能是直接影響壽命的基因,與影響生態和生長表型的基因共同作用的結果”,研究者們寫道。

也正因如此,這137個基因並不全對人類延壽、促進健康有參考意義,畢竟人類不可能把自己置身於更純淨、也更孤寂的茫茫深海中。

但這些基因中與DNA修複、免疫調節及胰島素信號調節相關的部分,不同岩魚的進化選擇不同,導致其壽命跨度極大。這對理解人類壽命顯然很有意義,“我們可以思考這些相同類型的基因如何在我們自己的身體中發揮作用”,Sudmant表示。

同時,在同一個物種密切相關且具備長壽特征的生物體之間探尋“長壽密碼”,恐怕也比此前研究者們慣用的果蠅、線蟲、小鼠、大鼠等短壽研究對象更有說服力。

令人癡迷的長壽

延壽是夢嗎?或許不是。

畢竟,人類的平均壽命的確在不斷延長。聯合國人口司統計顯示,2019年世界人口平均壽命達到了72.6歲,比1990年提升了8.4歲,預計到2050年有望達到77.1歲。

但無論壽命延長多少,理論上來說,衰老是人類不可能避免的結果。

衰老意味著什麼?

可能是視力下降、骨骼鈣質流失、免疫力不斷下降、肌肉開始萎縮、記憶力衰退、各個器官開始消極怠工……種種令人悲辛的生理損失,會讓一個不再真切、不再受控的世界漸漸籠罩老去的人。

這也是科學家們探索長壽秘訣的根本原因——通過理解其他動物的基因和生物化學通路,並進行干預,為人類延長健康壽命打開一扇窗。

到現在,科學家們甚至已經按捺不住人體試驗的沖動了。

曾經風靡一時的“長生不老藥”NMN便屬此列。當年,哈佛大學遺傳學教授大衛·辛克萊爾在小鼠身上找到了能補充修複DNA所需輔酶(煙酰胺腺嘌呤二核苷酸,NAD+)的辦法,便是給小鼠用上β-煙酰胺單核苷酸,也就是近幾年鋪天蓋地宣傳的NMN。

辛克萊爾團隊發現,給20個月(相當於人類近60歲)的高齡小鼠注射NMN後,其毛細血管數量和密度等生理指標恢複到了6個月大(相當於人類20歲)的年輕水平。而後,華盛頓大學發現,口服12個月NMN的小鼠與正常衰老的小鼠相比,各種與衰老相關的生理衰退被有效消除了。

另有一些科技大佬試圖利用基因編輯的辦法延長端粒的長度,為人類的細胞分裂爭取更長的周期,他們甚至先拿自己開刀。而辛克萊爾團隊去年底發表的一篇《自然》封面文章提到,在對青光眼小鼠眼部神經細胞基因編程後,其視力竟慢慢得以恢複。

從種種已有研究成果來看,逆轉衰老、延長人類健康壽命大有可期。

但有從事過相關研究的業內人士對中國新聞周刊表示:“研究者們常用的衰老研究對象,譬如線蟲、酵母菌、小鼠,壽命短的就3周,長的也就幾年。在這些研究對象身上得出的結論對人類壽命和衰老研究的參考意義十分有限。”

“如果我們只研究果蠅、小鼠等短壽生物,我不相信我們將在延長人類健康壽命中取得很大進展”,史蒂芬·奧斯塔德也在其評論中直接表示。

更何況,就現有的關於長壽及衰老機制的研究來看,不同的生物都有自己獨特的“延壽秘訣”。如何進一步確定這些“秘訣”對人類的作用,目前顯然並沒有合適的方法可以驗證。

沒有人不想治愈衰老,甚至治愈死亡。但現在就把希望重注於此,仍為時過早。