從蝙蝠身上尋找長生秘訣

2021-03-01 大科技

一種微小的狂熱蝙蝠,完全無視大自然最基本的壽命規律,壽命比它本該擁有的長10倍,而且依然能健康生存。它們是如何做到的,我們是否也能做到?

長壽的大鼠耳蝠

在法國西北部的布列塔尼,一支由科學家和志願者組成的國際團隊,連續7年在那裡採集大鼠耳蝠的血液樣本和組織。通過這些動物,他們了解到一些關於長壽與健康的信息。

該團隊負責人、動物學家艾瑪·泰林說:「自然有一個法則:體型小的東西長得快,死得早;體型大的東西長得慢,活得長。」蝙蝠是所有哺乳動物中體型最小的,它們的壽命應該偏短才對。但實際上,不少蝙蝠的壽命比預期的要長。相對於體型而言,在比人類壽命長的19種哺乳動物中,其中18種是蝙蝠(包括大鼠耳蝠),另一種是裸鼠。

大鼠耳蝠通常重約25克,與實驗室中的小白鼠的重量差不多。小白鼠的壽命一般不超過4年,但這種蝙蝠卻可以活37年。1964年,研究者在西伯利亞抓了一隻僅7克重的布蘭特大鼠耳蝠,然後做上標記並放生,42年後再次將其捕獲時發現,它依然是活的,並且很健康。更神奇的是,它沒有衰老,要知道,按照自然的壽命法則,蝙蝠的42年,相當於人類的235年。

世界衛生組織預測,到2050年,全球60歲以上人口數量將增加一倍,然而這些人的健康狀況卻沒有同等增長。30年內,地球上可能還有3億80歲以上的人,他們也不會比以前的老年人更健康。

泰林認為,人的歲數增加了,身體健康也要跟上。所以她認為應該去研究那些進化出這些機制(壽命長且健康)的動物,從中找到人類健康與其壽命相匹配的辦法。而她認為最值得研究的是長壽的大鼠耳蝠。

大鼠耳蝠端粒細胞的秘密

在活到了超出預期的年齡後,大鼠耳蝠沒有老化,沒有得癌症,它們是如何擁有保持健康的超能力的呢?

泰林通過研究後發現,大鼠耳蝠似乎已經進化出一系列不同的生命延長的方法,其中最引人注目的是它維持端粒長度的能力。

端粒是染色體末端的帽狀結構,它能防止染色體融合在一起,並保護它們免受損傷和退化。在人類和其他哺乳動物中,端粒會隨著年齡的增長而縮短。當端粒變得不能再短時,細胞就會停止複製、自我毀壞。老化細胞會向其他細胞發出信號,讓它們來找自己,然後開始釋放與衰老相關物質,使周圍的所有其他細胞都跟著老化。

然而,泰林發現,大鼠耳蝠中的端粒沒有縮短,因此它們的染色體在整個生命過程中都受到保護。在人類細胞中,端粒不縮短的細胞只有癌症細胞和生殖細胞,它們是通過端粒酶來做到這點,而在大鼠耳蝠那裡並不是這樣。

那麼,大鼠耳蝠中端粒為什麼沒有縮短呢?泰林及其團隊用六年時間觀察了大約400種不同的基因,認為可能是其中的兩種基因——SETX和ATM——推動這一過程。他發現,這兩種基因也參與修復DNA損傷,而且,蝙蝠身上的這些基因似乎與其他哺乳動物的進化方式不同——這也許是導致蝙蝠有維持端粒不縮短能力的根本原因。

但真的是這兩種基因在起作用嗎?目前泰林還在實驗室中尋找進一步證明。

大鼠耳蝠線粒體的秘密

蝙蝠永葆青春的另一個秘密在於它們的「線粒體」,即所謂的細胞動力源。蝙蝠擁有高能量和苛刻的飛行能力,其代謝率非常高——它們的氧氣消耗量在飛行過程中會增加15倍。這種工作量按理說應該會縮短蝙蝠的壽命,但事實並非如此。

泰林團隊通過研究發現,蝙蝠產生高濃度的自由基,但它們的線粒體並沒有表現出預期的損傷,這意味著蝙蝠具有修復或消除損傷的能力。

這項研究的一個最大挑戰是從70隻蝙蝠的血液樣本中對大約1.7萬億鹼基的RNA進行深度測序,從分子水平揭示它們健康和生命得以延長的真相。

研究人員測序了整個血液轉錄組(所有RNA分子集合),並將結果與人類、小鼠和狼的數據集(唯一可用的其他數據集)進行比較。他們發現,哺乳動物身體修復DNA的能力,隨著年齡的增長而降低;但對長壽的蝙蝠而言,卻是隨著年齡的增長而增加。類似地,隨著年齡的增長,人類的炎症會加劇;但大鼠耳蝠則不然,它們在晚年仍然善於抑制炎症。

泰林認為,當蝙蝠年齡增加時,它們會增加某些基因的表達,而這些基因可以延長它們的生命。例如,如果你把一個額外的PTEN基因放到小白鼠中,它會活得更長;如果你降低MYC基因的表達,它的壽命也會變長。這似乎表明我們找到了永葆青春的源泉。

研究大鼠耳蝠的真正價值

泰林團隊的研究回答了很多問題,它為人類探索生命健康開闢了許多新的途徑。

大多數關於衰老的研究,都集中在實驗室的小白鼠和線蟲身上,它們極大地增加了我們對衰老過程的理解,但泰林認為,它們畢竟無法幫助我們更進一步了解到衰老機制,所以,是時候研究新的生物了。例如,壽命長的蝙蝠,非常適合用來研究如何延長我們的生命,更重要的是如何保持我們的健康。

在對大鼠耳蝠的研究中,泰林團隊還發現了以前尚未識別的新基因,也發現了一系列新的microRNA。這些microRNA通過調節基因來控制蝙蝠的抗衰老特徵。泰林將microRNA描述為類似於一個主開關,並暗示他們可能掌握到了將蝙蝠的長壽能力(包括抗癌能力)轉化到人類身上的關鍵所在。例如,在衰老的蝙蝠中,起到抑制腫瘤作用的microRNA被上調,而促進腫瘤作用的microRNA被下調。

接下來要做的是驗證這些microRNA,找出它們的作用,證明它們能以某種方式延長壽命。然後,看看人類身上是否存在等價物,通過找到這些等價物,製造一種microRNA藥物來幫助人類保持健康和延緩衰老。

泰林的研究發現對生物醫學的價值是毋庸置疑的,但要實現幫助人類延緩衰老這一目標,至少在目前看來,還有很長的路要走。

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