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文檔簡介
1、<p> 尋找衰老的“總開關(guān)”</p><p><b> 張文韜/編譯</b></p><p> 寂寞的喬治活了大約100歲,僅僅相當(dāng)于加拉帕戈斯陸龜中年的年紀(jì)</p><p> ● 進(jìn)化能使物種壽命獲得數(shù)量級的增長。這會給人類的抗衰老研究帶來什么啟示呢?</p><p> “寂寞的喬治”是一只加拉帕
2、戈斯陸龜,他之所以大名鼎鼎,是因?yàn)樗窃搧喎N的最后一只龜。喬治于去年6月24日去世,大約存活了100年。能活到100歲的人可謂鳳毛麟角,但對于巨型陸龜則不算什么,這種動(dòng)物能活到大約180歲,真是印證了龜兔賽跑的故事,跑得慢且穩(wěn)的烏龜贏得了最后的勝利。</p><p> 對于人類來說,死神的腳步來得太倉促了,因此長壽的生物令人十分著迷。它們是怎樣活得如此長久的?我們能和它們一樣嗎?</p><
3、p> 迄今為止,衰老機(jī)制研究大都使用小鼠、蛔蟲或酵母為實(shí)驗(yàn)對象。科學(xué)家通過這些研究揭示了各種衰老相關(guān)基因和生物化學(xué)途徑。</p><p> 不過,這些物種之所以可以作為模式生物恰恰是因?yàn)樗鼈儔勖虝?。它們快速成熟、繁殖力?qiáng)并很快死去——科學(xué)研究正需要這些特性?!斑@樣(只研究短壽命的物種)可能會使我們忽略了長壽物種身上那一整套與長壽有關(guān)的關(guān)鍵因素,這些關(guān)鍵因素在短壽的動(dòng)物身上是觀測不到的?!卑托て臻L壽與衰
4、老研究中心臨時(shí)主任史蒂文·奧斯塔德(Steven Austad)指出。該機(jī)構(gòu)位于圣安東尼奧德州大學(xué)健康科學(xué)中心。</p><p> 因此,研究人員正在其他動(dòng)物身上尋找線索:有的物種擁有驚人的壽命絕對值,而有些物種則比相關(guān)物種活得長。</p><p> 第一步是研究那些具有“可忽略的衰老”特性的動(dòng)物,這個(gè)概念是由洛杉磯市南加州大學(xué)老年醫(yī)學(xué)研究所主任迦勒·芬奇(Cale
5、b Finch)提出的。這種例子包括在100歲時(shí)仍能正常產(chǎn)卵的深海石斑魚;海龜和陸龜中的長壽亞種;某些壽命長達(dá)500年的蛤蜊和牡蠣。</p><p> 長壽的動(dòng)物都有一種共同特征:保護(hù)機(jī)制。牡蠣和蛤蜊依靠的是堅(jiān)硬的外殼,而壽命達(dá)200年的北極露脊鯨,它們龐大的體型就是很好的保護(hù)——較大型的物種總比小型物種活得更長?!袄鲜蠡?0、50年是沒有意義的,因?yàn)樗鼈冊谏谝荒昃涂赡鼙怀缘??!痹诿绹舶⒉忻苄髮W(xué)研究
6、哺乳動(dòng)物老化生物學(xué)的理查德·米勒(Richard Miller)說。但是有時(shí)體型也不是什么嚴(yán)重的問題,蝙蝠遇到危險(xiǎn)可以飛走,海膽渾身的刺可以恐嚇敵人,而大象的強(qiáng)壯也使敵人望而卻步?!白匀唤绲拈L壽物種往往是那些有機(jī)會生活在危險(xiǎn)系數(shù)較低的生態(tài)環(huán)境中的物種。”</p><p> 這種“機(jī)會”不斷出現(xiàn)。所以“每個(gè)門類中的每種動(dòng)物都有長壽亞種和短壽亞種,”芬奇說,“在進(jìn)化壓力作用下,壽命可以向兩個(gè)方向發(fā)展?!睋Q
7、句話說,進(jìn)化可延長生物的壽命,同時(shí)保持相同的基本身體構(gòu)造和遺傳特征。</p><p><b> 如何活得更長</b></p><p> 縱覽多種長壽物種可以發(fā)現(xiàn),人類已經(jīng)因?yàn)檫M(jìn)化而延長了壽命?!叭祟愓嬗袔追之惓?。”紐約羅切斯特大學(xué)的生物學(xué)教授維拉·戈?duì)柌贾Z娃(Vera Gorbunova)表示。在靈長類動(dòng)物中,人類有著最長的壽命,也是體型類似的動(dòng)物(如鹿
8、和美洲獅)壽命的4倍。</p><p> 雖然如此,一些研究人員認(rèn)為,仍然能從更長壽的物種身上獲得有用見解。奧斯塔德是研究水螅的,淡水水螅在生物學(xué)上與水母密切相關(guān)。“到目前為止,可以說,這種東西沒有年齡的概念?!眾W斯塔德說。但是水螅只能通過無性繁殖——后代從母體的體壁出芽——實(shí)現(xiàn)永生。如果環(huán)境條件變得惡劣,這種變化可觸發(fā)水螅開始生產(chǎn)精子或卵子,這種情況下它們的壽命只相當(dāng)于果蠅。</p><p
9、> 目前尚不清楚,在非常緩慢或非常快速老化的過程中,水螅的基因組是如何進(jìn)行調(diào)控的。但是,奧斯塔德指出,研究這種生物極大的好處是,水螅許多基因與人類相同,而在蠕蟲和果蠅體內(nèi)已經(jīng)丟失。他表示,“這些基因是我們在傳統(tǒng)的無脊椎模式動(dòng)物中無法研究到的,研究這些基因可能會讓我們了解到一些有關(guān)人體衰老的新的遺傳途徑?!?lt;/p><p> 其他人推斷長壽物種對人類的啟示時(shí)有著更加謹(jǐn)慎的態(tài)度。因?yàn)樵S多物種與人類的親緣關(guān)系
10、較遠(yuǎn),生活方式不同。例如行動(dòng)遲緩,代謝率低的龜。它們“在大部分時(shí)間里,生理上接近死亡。”在華盛頓的史密森學(xué)會國家自然史博物館里,兩棲類和爬行類動(dòng)物館名譽(yù)館長喬治·楚格(George Zug)說。楚格補(bǔ)充道,進(jìn)化并不是直接讓物種壽命變長,而是選擇多久才能成為一個(gè)具有繁殖能力的有機(jī)體、選擇繁殖壽命的長短。因此,研究的重點(diǎn)不宜放在“進(jìn)化如何延長繁殖后的壽命”上。</p><p> 比較具有相似的遺傳物質(zhì)同一
11、物種,可能會更好。例如,實(shí)驗(yàn)室的小鼠最多可以活上4年,但壽命最長的嚙齒動(dòng)物是裸鼴鼠,它們長著齙牙、滿臉皺紋,住在地下洞穴里,可存活近30年。此外,在四個(gè)不同的嚙齒動(dòng)物譜系中都出現(xiàn)了長壽現(xiàn)象:豪豬、海貍、松鼠都可以存活20年以上。</p><p> 即使這些物種的壽命比不上人類,我們還是可以從它們身上學(xué)到很多東西。戈?duì)柌贾Z娃指出,通過操縱小鼠體內(nèi)的單個(gè)基因,科學(xué)家已經(jīng)能夠延長它們的壽命,程度約為10~20%?!暗?/p>
12、是與小鼠相比,裸鼴鼠的生存時(shí)間要長10倍?!彼f。顯然,進(jìn)化的能力大大超越了科學(xué)實(shí)驗(yàn)。</p><p><b> 衰老的細(xì)節(jié)</b></p><p> 一些物種的壽命比相關(guān)的物種長,針對它們開展的比較研究開始提供細(xì)胞和分子機(jī)制的線索。例如,米勒的研究小組培養(yǎng)了9種嚙齒動(dòng)物類的皮膚細(xì)胞,置于鎘、過氧化氫和高溫等壓力下。類似實(shí)驗(yàn)還在來自35種不同鳥類的皮膚細(xì)胞上開展。
13、米勒說,這兩項(xiàng)研究表明,長壽動(dòng)物的細(xì)胞比那些短壽物種的更有壓力抗性。</p><p> 米勒補(bǔ)充道,類似的研究還表明,鳥類的壽命一般比同樣大小的哺乳動(dòng)物長,原因可能是,“鳥的細(xì)胞對壓力的耐受往往是體型相仿的嚙齒動(dòng)物的3至10倍。我們還不能證明是否這就是鳥類長壽的秘密,但很有可能?!?lt;/p><p> 另一種可能的長壽機(jī)制來自奧斯塔德研究的蛋白質(zhì)穩(wěn)定性——當(dāng)研究人員試圖用化學(xué)試劑或高溫干
14、擾時(shí),仍能保持蛋白質(zhì)正確折疊的能力。他報(bào)道說:“我們已經(jīng)研究了很多長壽生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)穩(wěn)定性,這似乎與長壽密切相關(guān)?!痹诤芏嗌矬w內(nèi),比如蝙蝠、裸鼴鼠和蛤蜊都是這樣。</p><p> 米勒和奧斯塔德的結(jié)果并不一定相互矛盾?!爱?dāng)有機(jī)體衰老時(shí),很多情況會變壞?!备?duì)柌贾Z娃說。要?jiǎng)?chuàng)造一種壽命大大超過相關(guān)物種的有機(jī)體,需要改善多種維護(hù)機(jī)制。長壽命的物種可能有更好的DNA修復(fù)機(jī)制,例如,戈?duì)柌贾Z娃目前正在研究20種不同
15、的嚙齒類動(dòng)物的細(xì)胞。她的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)裸鼴鼠細(xì)胞對接觸抑制過分敏感,它們一旦接觸其他細(xì)胞,生長和分裂就傾向于停止。這一特性使得該物種對癌癥的抗性極強(qiáng)。</p><p> 裸鼴鼠體內(nèi)似乎存在幾種保護(hù)機(jī)制。例如,一個(gè)由以色列和美國科學(xué)家組成的研究小組最近報(bào)道,這種動(dòng)物體內(nèi)NRG-1的水平非常高,這是一種保護(hù)大腦中神經(jīng)細(xì)胞的蛋白質(zhì)。</p><p> 研究衰老機(jī)制更全面的方法是代謝組學(xué),目的是確定
16、細(xì)胞的代謝概況中的小分子。雅典喬治亞大學(xué)的遺傳學(xué)家丹尼爾·普羅米斯洛夫(Daniel Promislow),研究了青年和老年狨猴血液中約2 500種不同分子的水平。這種小猴子,原產(chǎn)于南美洲,因?yàn)槠鋲勖鄬Χ虝旱模胰菀罪曫B(yǎng),在靈長類動(dòng)物老化研究中,正在成為一種流行的模式生物。</p><p> “把所有代謝產(chǎn)物和它們之間的相互作用描繪出有關(guān)個(gè)體狀態(tài)的圖譜,”普羅米斯洛夫解釋說,“圖譜隨著年齡變化?!?
17、lt;/p><p> 普羅米斯洛夫的研究小組正在開展一個(gè)更大的代謝組學(xué)研究,將在超過5年的時(shí)間里,追蹤超過20 000個(gè)分子的水平,旨在用圖表展現(xiàn)青年和老年狨猴之間的差異,也展示個(gè)體隨著時(shí)間推移的變化狀態(tài)。他剛剛完成了在果蠅體內(nèi)收集類似數(shù)據(jù)的工作。</p><p> 研究人員要研究的抗衰老機(jī)制課題可謂浩如煙海。對于米勒,更大的問題是,究竟這些機(jī)制都是獨(dú)立的、還是受一個(gè)長壽“總開關(guān)”控制?正
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