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大科技_我们被基因掌控的寿命

由大科技发表于2021-07-13 08:48:53

人们总是渴望长寿。为此,诸如多做运动、合理饮食、作息规律、保持轻松心态等长寿秘诀被反复提起。虽然这些生活方式确实能使我们身体健康、延年益寿,但科学研究发现,真正控制人类以及所有动物寿命的,是我们身体内基因的各种调节作用。

DNA甲基化与寿命

甲基是甲烷分子失去一个氢原子后形成的基团,由碳和氢元素组成,对于动物身体有着重要的作用。但动物体内自身不能合成甲基,需要从一些富含甲基的物质中吸收,这类富含甲基的物质被称为“甲基供体”,比如甜菜碱、蛋氨酸、胆碱、叶酸、维生素B12,等等。

甲基进入动物体内后,能够结合在DNA上某些特定部位,这个结合过程叫甲基化,DNA甲基化并没有改变基因序列,但它调控了基因的表达。

DNA甲基化水平会随年龄增长而下降。2012年发表在《美国科学院院刊》的研究显示,103岁的个体上的DNA甲基化程度低于新生儿,而且减少的数量不是一个小数目,百岁以上的人的甲基化位点比婴儿甚至要少50万个。这意味着,观察一种动物的DNA甲基化程度,就能在一定程度上推断出动物的寿命。

澳大利亚联邦科学研究组织分子生物学家本杰明·梅恩从比较基因甲基化的位置和数量入手,可以更准确地估算不同物种的寿命。梅恩从全球基因组数据库中找到了252种脊椎动物的基因组,然后通过比较不同寿命的动物的基因甲基化位点和数量的差异,找到了一些影响脊椎动物的寿命的基因。这些基因对寿命的影响程度是不同的,梅恩根据不同的影响因子进行了各种模拟测算,最终找到了预测结果最可靠的公式。

梅恩用这个公式对一些物种的寿命进行了估算,比如,他估计最近灭绝的物种平塔岛巨龟的寿命为120岁,而于2012年去世的该物种的最后一名成员龙瑟姆·乔治,享年112岁。目前发现的世界上寿命最长的哺乳动物——露脊鲸,预估寿命是268岁,这个预测比现今发现的该物种最老的个体多了57岁,但深海中极可能存在年龄更长的露脊鲸。

在另一项研究中,研究者比较了一对3岁同卵双胞胎和另一对50岁同卵双胞胎的基因状况。他们发现,3岁的同卵双胞胎之间的甲基化和组蛋白修饰程度基本一致,而50岁的同卵双胞胎之间甲基化、组蛋白修饰和基因表达上具有很大的差别。这说明,通过检测不同个体DNA甲基化程度,生物学家们未来可以预测某个个体的寿命。

在体内肆虐的“杀手”

你知道吗?就在你阅读这篇文章的时候,你的体内就有无数个“杀手”在攻击着你的细胞,你的寿命也在一点点地被偷走,这个冷酷的“杀手”就是自由基。

顾名思义,自由基是一类自由的离子基团,比如超氧化物离子等。它之所以自由,是因为它有一个不配对的电子,会到处抢夺其他物质的一个电子,使自己形成稳定的物质。其实自由基本来是有伴侣的,在生物体中,它的伴侣就是氢离子。当生物进行呼吸作用时,氧气被分解成氧离子,这些氧离子会与线粒体膜附近的氢离子结合,但“僧多粥少”,不是所有的氧离子都能找到命定的伴侣,于是“单身”的氧离子最后变成了自由基,踏上了“强取豪夺”的道路。

自由基并不挑剔,它会抢夺DNA、蛋白质和糖类等所有遇到的物质的电子,破坏这些物质原本稳定的结构,最终损害了生物的健康,甚至会缩短寿命。

由此,我们知道了自由基是在呼吸过程中产生的,如果呼吸作用和新陈代谢减弱,生物会更加长寿吗?有些事实验证了这个观点,低温的深海中生存着许多长寿动物,比如507岁的北极圆蛤、392岁的格陵兰鲨鱼。美国阿拉巴马大学伯明翰分校的史蒂文·奥斯塔德博士认为,低温环境降低了生物新陈代谢的速率,从而减缓了自由基的产生和细胞的分裂过程,因此生物更加长寿。

寿命程序的其他“编程者”

染色体和基因决定了生物的所有性状,寿命自然也受到它们的控制,科学家们找到了一些寿命的“编程者”,比如染色体上的端粒。端粒是位于染色体末端的结构,细胞分裂时,染色体也会复制分裂,每次分裂后末端的端粒都会缩短,当端粒短到一个极限时细胞就会死亡,当人体大部分细胞死亡时,人们也在逐渐衰老并最终死亡。

还有一些科学家在寻找着“长寿基因”。英国东英吉利大学和瑞典乌普萨拉大学的研究人员在线虫身上找到了一种名叫DAF-2的基因,研究人员认为这个基因与衰老过程有关。当研究人员“关闭”线虫的DAF-2基因后,线虫寿命得以翻倍,其后代也更健康。

随着基因测序技术的普及,科学家在人类身上也找到了“长寿基因”。新西兰基因研究中心的科学家对新西兰100名百岁以上老人进行了基因测序,找到了两类有利于长寿的基因APOE和FOXO3A。APOE能加快血脂代谢,降低人们的血脂,而FOXO3A则能延长细胞分裂周期,减少细胞分裂的次数,修复DNA损伤,还有防止细胞癌变的作用。还有一组叫做SIRT的基因,许多科学家均认同它具有DNA修复功能,是当之无愧的长寿基因。

作者:大科技

公众号:大科技

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发布时间:2021-07-13 08:48:53

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