孤独的乔治的基因可以揭示长寿的秘密

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孤独的乔治(一只平塔岛象龟)去世时大约101岁。对于加拉帕戈斯龟来说,他并不是特别老,加拉帕戈斯龟可以活到150岁,它也不是特别大,只有194磅重,而它的龟类亲戚的标准体重约为330磅。孤独的乔治之所以值得研究,并不是因为他的身体,而是它是所在物种中的最后一个。

孤独的乔治的基因可以揭示长寿的秘密-有意思吧

巨型陆龟曾经在世界上许多地方漫游,尽管速度很慢。巨龟阿特拉斯漫游于印度旁遮普地区,恒河龟穿过中美洲进入美国南部。他们的巨大体型并不是生活在岛上的结果,那时它们也是巨大的。唯一幸存下来的巨型陆龟生活在偏远的陆地上,在世界上相当热带的地区,海洋将它们隔离开来,在那里,不断变化的气候和迅速增长的人口对它们造成的伤害相对较小。

我们来不及拯救乔治的物种——平塔岛象龟(Chelonoidis abingdonii),但遗传学家仍然试图通过观察乔治(Lonesome George)的DNA来拼凑对这些巨龟的理解。即使他不是特例,他的基因也是。作为地球上寿命最长的生物之一,平塔岛象龟和其他巨型陆龟是任何想要了解一些动物如何能够活得如此之久的人都感兴趣的。

这就是为什么这个由遗传学家和生物学家组成的国际小组收集了“孤独的乔治”和另一种巨型龟的样本,对它们的基因进行测序,并将它们与其他一些生物进行比较。他们将研究结果发表在《自然生态与进化》杂志上。这种比较使遗传学家能够找出哪些基因在长寿的陆龟身上出现的频率高于其他爬行动物或哺乳动物(我们称之为积极选择)。通过观察哪些DNA片段在大型陆龟中比较常见,研究人员可以开始找出哪些特征可以帮助动物活得更长。这并不意味着他们发现的任何一种特定基因都是“长寿基因”,但这确实意味着,这组基因可能倾向于延长寿命。

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最典型的例子与端粒有关。在所有DNA链的末端是被称为端粒的重复序列,这就像单个链的端点。我们都是从很长的端粒开始的,因为复制DNA的细胞机制是不完美的,不能复制整个链——最后的一点每次都会被切断。如果我们不断地切断编码重要蛋白质的DNA片段,我们的细胞就不能正常工作,只能进行几个复制周期。相反,端粒可以切断,端粒不编码任何东西。当然,问题是你不能让它们长回来,最终你的端粒变得如此之短以至于细胞不能继续分裂。这似乎是衰老过程中一个重要的因素,所以许多抗衰老研究的中心都是如何减缓端粒的衰退或在它们消失后使其再生。

正如这项研究所确认的,巨型陆龟的蛋白质中有修复和维持DNA的基因变异,尤其是端粒部分。研究人员认为端粒的维持可能是这些海龟存活如此之久的原因之一。

但也许更有趣的是像乔治(Lonesome George)这样的巨型物种如何避免我们现代存在的灾难之一:癌症。“大型长寿脊椎动物的一个重要特征是它们需要更紧密的癌症保护机制,”作者在论文中引用了皮托悖论(Peto’s paradox)。

你可能从未听说过Peto或他的悖论,所以请允许我们详细说明。

Richard Peto是牛津大学医学统计和流行病学教授,他注意到体型较大的动物患癌症的几率并不比体型较小的动物高。这对你来说可能并不重要,但实际上是相当令人惊讶的,因为较大的动物有更多的细胞。癌症只是一种细胞分裂的疾病,细胞每次分裂都必须复制DNA,而这个过程很容易出错。这意味着每一次分裂都是突变产生的机会。更多的分裂导致更多的突变,更多的突变增加了细胞癌变的风险。因为较大的动物有更多的细胞,所以它们更容易患癌症是有道理的——他们只是经历了更多的分裂。但他们没有。对体型和癌症风险的研究表明,物种之间没有相关性。然而,在一个物种内部,情况就不同了。即使在控制了潜在的混杂因素后,个子较高的人患癌症的几率似乎也更高。这不是决定性的证据,但它确实增加了证据。如果体型稍大的人类似乎也会患上更多的癌症,那么体型大得多的物种一定进化出了避免癌症的方法——否则每只乌龟都会死于癌症。

陆龟虽然体型庞大,但似乎很少患癌症。事实上,当这些生物学家研究巨型龟的基因组时,他们发现了更多已知的抑制肿瘤形成的基因副本,以及可能帮助免疫系统识别和杀死潜在癌细胞的其他基因副本。所有这些变化本身都是微小的,但综合起来,它们表明巨型陆龟总体上更有能力避免癌症。

我们不打算在这篇论文中讨论所有其他的个人发现,因为它们有很多,其中大多数都非常详细和深奥。例如,陆龟的新陈代谢似乎较慢,一些科学家认为这可能有助于延缓衰老。它们也有可能帮助它们更好地调节葡萄糖摄取和抵抗缺氧的突变。所有这些都需要进一步的研究来确定哪些基因有助于长寿以及如何长寿——这项研究只是第一步。在这些发现帮助我们保持年轻之前,还有很多工作要做——或者更紧迫的是,帮助我们拯救加拉帕戈斯象龟的其他物种。就目前而言,很高兴知道孤独的乔治在它走后仍能对我们理解它的同类有所贡献。它可能是最后一个平塔岛象龟(C. abingdonii),但他在我们心中是第一位的。

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