能活200年的鱼,揭开全新的长寿线索

热点资讯2023-01-14 16:05:11智慧百科

能活200年的鱼,揭开全新的长寿线索

▎药明康德内容团队编辑

在太平洋沿岸的海底,一类名为岩鱼(rockfish)的神奇动物掌握着关于长寿的终极奥秘。岩鱼家族的寿命有着令人称奇的多样性。最长寿的岩鱼可以活超过200岁,放眼整个脊椎动物类别也少有对手;另一些岩鱼却只能活10年上下,不同物种间20倍的寿命差异同样罕见。

是什么因素决定了不同岩鱼的寿命差异?这个问题很可能包含了人类长寿的答案,这也让岩鱼成为科学界的明星动物。

2021年, 的一项研究就通过对多个岩鱼物种的全基因组测序,找到了长寿岩鱼的独有秘诀:丰富的DNA修复通路,以及137个和长寿相关的基因——这些基因会影响胰岛素信号、体型以及对环境的适应情况。

现在,一项发表于《科学·进展》的研究更进一步,通过对岩鱼的测序揭示了一组不为人知的长寿基因,并且证实了这些基因与人类长寿的高度相关性。


在最新研究中,来自哈佛医学院和波士顿儿童医院的研究团队对23个岩鱼物种基因组的目标区域进行了测序,这些岩鱼都属于平鲉属(Sebastes),平均寿命从22年到108年不等。通过对这些不同物种的比较基因组学分析,研究找到了两个影响岩鱼寿命的基因网络。

首先是与胰岛素信号调节相关的基因网络,这个答案在研究人员的意料之中。毕竟,无论是2021年的那篇《科学》论文,还是基于其他动物的已有研究,都发现了这个通路在衰老过程中的重要作用。当然,这个发现还是足以令研究团队感到高兴,因为结果验证了这项实验分析的可行性。

接下来的第二个基因网络着实出乎研究者的意料,这就是与黄酮类化学物质代谢相关的基因网络。黄酮是由两个具有酚羟基的苯环通过中央三碳原子连接形成的化合物。天然黄酮类化合物存在于植物中,在我们的饮食中少量存在。


▲不同岩鱼的最高寿命存在巨大差异(图片来源:参考资料[1])

黄酮类化合物常常参与细胞与酶之间的信号通路。根据之前的研究,一些黄酮类化合物具有抗炎症、抗诱变的作用,因此科学家正在关注这类物质的抗癌潜力。然而,黄酮类化合物在抗衰老方面的潜力却是首次被提出。

研究团队尚不能确认黄酮类化合物在衰老中扮演了怎样的角色。这项研究的共同通讯作者、哈佛医学院和波士顿儿童医院的博士后Stephen Treaster介绍,黄酮类化合物与调控生长、发育的重要化合物类固醇相似,“不难想象类固醇激素如何影响包括寿命在内的整个生命历程,因为它们直接影响到鱼类成熟与衰老的速度。” Treaster博士表示。

除了找出两个长寿相关的基因网络,研究还重建了这些特性在岩鱼演化历程中的变化。岩鱼的寿命并不是一开始就如此多变,它们的共同祖先很长寿,但在800万年的演化过程中,自然选择的压力使得部分岩鱼的寿命变短。


▲岩鱼的长寿基因展现出与人类长寿的相关性(图片来源:参考资料[1])

对于这项研究,发现岩鱼中的基因网络是一个开始,最终目标则是明确它们对人类的影响。因此,研究进一步利用来自人类全基因组关联分析的数据进行统计学分析,验证了这些基因网络与人类长寿的相关性。其中,黄酮类化合物代谢通路与人类生存更是呈现出显著的高度相关性(达到99个百分位数)。

研究团队指出,这项研究为人类长寿基因的研究提供了突破口。要从人类的完整基因组中寻找与复杂性状(例如长寿)相关的基因并不容易,需要大量统计数据的支持。而通过对岩鱼的研究锁定重点基因,可以更直接地找到人类长寿的关键基因。

接下来,研究团队将进一步探索胰岛素、黄酮类化合物影响寿命的直接机制,并计划利用模式动物斑马鱼开展基因编辑。“对于困扰现代社会的疾病,年龄是最大的风险因素,” 论文指出,“这项研究识别出的特定靶点,以及它们在人类与岩鱼中的独特变化,为将来寻找延缓、改善甚至避免衰老以及相关疾病指明了方向。

封面图来源:123RF

参考资料:

[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

[3] 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

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本文标签: 黄酮  动物  长寿  胰岛素  化合物  

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