从蝙蝠身上寻找长生秘诀

2020-12-10 11:08花泰华
科学之谜 2020年10期
关键词:端粒蝙蝠寿命

花泰华

一种微小的狂热蝙蝠,完全无视大自然最基本的寿命规律,寿命比它本该拥有的长10倍,而且依然能健康生存。它们是如何做到的,我们是否也能做到?

长寿的大鼠耳蝠

在法国西北部的布列塔尼,一支由科学家和志愿者组成的国际团队,连续7年在那里采集大鼠耳蝠的血液样本和组织。通过这些动物,他们了解到一些关于长寿与健康的信息。

该团队负责人、动物学家艾玛·泰林说:“自然有一个法则:体型小的东西长得快,死得早;体型大的东西长得慢,活得长。”蝙蝠是所有哺乳动物中体型最小的,它们的寿命应该偏短才对。但实际上,不少蝙蝠的寿命比预期的要长。相对于体型而言,在比人类寿命长的19种哺乳动物中,其中18种是蝙蝠(包括大鼠耳蝠),另一种是裸鼠。

大鼠耳蝠通常重约25克,与实验室中的小白鼠的重量差不多。小白鼠的寿命一般不超过4年,但这种蝙蝠却可以活37年。1964年,研究者在西伯利亚抓了一只仅7克重的布兰特大鼠耳蝠,然后做上标记并放生,42年后再次将其捕获时发现,它依然是活的,并且很健康。更神奇的是,它没有衰老,要知道,按照自然的寿命法则,蝙蝠的42年,相当于人类的235年。

世界卫生组织预测,到2050年,全球60岁以上人口数量将增加一倍,然而这些人的健康状况却没有同等增长。30年内,地球上可能还有3亿80岁以上的人,他们也不会比以前的老年人更健康。

泰林认为,人的岁数增加了,身体健康也要跟上。所以她认为应该去研究那些进化出这些机制(寿命长且健康)的动物,从中找到人类健康与其寿命相匹配的办法。而她认为最值得研究的是长寿的大鼠耳蝠。

大鼠耳蝠端粒细胞的秘密

在活到了超出预期的年龄后,大鼠耳蝠没有老化,没有得癌症,它们是如何拥有保持健康的超能力的呢?

泰林通过研究后发现,大鼠耳蝠似乎已经进化出一系列不同的生命延长的方法,其中最引人注目的是它维持端粒长度的能力。

端粒是染色体末端的帽状结构,它能防止染色体融合在一起,并保护它们免受损伤和退化。在人类和其他哺乳动物中,端粒会随着年龄的增长而缩短。当端粒变得不能再短时,细胞就会停止复制、自我毁坏。老化细胞会向其他细胞发出信号,让它们来找自己,然后开始释放与衰老相关物质,使周围的所有其他细胞都跟着老化。

然而,泰林发现,大鼠耳蝠中的端粒没有缩短,因此它们的染色体在整个生命过程中都受到保护。在人类细胞中,端粒不缩短的细胞只有癌症细胞和生殖细胞,它们是通过端粒酶来做到这点,而在大鼠耳蝠那里并不是这样。

那么,大鼠耳蝠中端粒为什么没有缩短呢?泰林及其团队用六年时间观察了大约400种不同的基因,认为可能是其中的两种基因——SETX和ATM——推动这一过程。他发现,这两种基因也参与修复DNA损伤,而且,蝙蝠身上的这些基因似乎与其他哺乳动物的进化方式不同——这也许是导致蝙蝠有维持端粒不缩短能力的根本原因。

但真的是这两种基因在起作用吗?目前泰林还在实验室中寻找进一步证明。

大鼠耳蝠线粒体的秘密

蝙蝠永葆青春的另一个秘密在于它们的“线粒体”,即所谓的细胞动力源。蝙蝠拥有高能量和苛刻的飞行能力,其代谢率非常高——它们的氧气消耗量在飞行过程中会增加15倍。这种工作量按理说应该会缩短蝙蝠的寿命,但事实并非如此。

泰林团队通过研究发现,蝙蝠产生高浓度的自由基,但它们的线粒体并没有表现出预期的损伤,这意味着蝙蝠具有修复或消除损伤的能力。

这项研究的一个最大挑战是从70只蝙蝠的血液样本中对大约1.7万亿碱基的RNA进行深度测序,从分子水平揭示它们健康和生命得以延长的真相。

研究人员测序了整个血液转录组(所有RNA分子集合),并将结果与人类、小鼠和狼的数据集(唯一可用的其他数据集)进行比较。他们发现,哺乳动物身体修复DNA的能力,随着年龄的增长而降低;但对长寿的蝙蝠而言,却是随着年龄的增长而增加。类似地,随着年龄的增长,人类的炎症会加剧;但大鼠耳蝠则不然,它们在晚年仍然善于抑制炎症。

泰林认为,当蝙蝠年龄增加时,它们会增加某些基因的表达,而这些基因可以延长它们的生命。例如,如果你把一个额外的PTEN基因放到小白鼠中,它会活得更长;如果你降低MYC基因的表达,它的寿命也会变长。这似乎表明我们找到了永葆青春的源泉。

研究大鼠耳蝠的真正价值

泰林团队的研究回答了很多问题,它为人类探索生命健康开辟了许多新的途径。

大多数关于衰老的研究,都集中在实验室的小白鼠和线虫身上,它们极大地增加了我们对衰老过程的理解,但泰林认为,它们毕竟无法帮助我们更进一步了解到衰老机制,所以,是时候研究新的生物了。例如,寿命长的蝙蝠,非常适合用来研究如何延长我们的生命,更重要的是如何保持我们的健康。

在对大鼠耳蝠的研究中,泰林团队还发现了以前尚未识别的新基因,也发现了一系列新的microRNA。这些microRNA通过调节基因来控制蝙蝠的抗衰老特征。泰林将microRNA描述为类似于一个主开关,并暗示他们可能掌握到了将蝙蝠的长寿能力(包括抗癌能力)转化到人类身上的关键所在。例如,在衰老的蝙蝠中,起到抑制肿瘤作用的microRNA被上调,而促进肿瘤作用的microRNA被下调。

接下来要做的是验证这些microRNA,找出它们的作用,证明它们能以某种方式延长寿命。然后,看看人类身上是否存在等价物,通过找到这些等价物,制造一种microRNA药物來帮助人类保持健康和延缓衰老。

泰林的研究发现对生物医学的价值是毋庸置疑的,但要实现帮助人类延缓衰老这一目标,至少在目前看来,还有很长的路要走。

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