耗時七年,史上最大的壽命基因分析研究終於完成,結果卻有些「出人...

2021-01-09 澎湃新聞
耗時七年，史上最大的壽命基因分析研究終於完成，結果卻有些「出人意料」

2020-04-24 11:22 來源：澎湃新聞·澎湃號·湃客

原創 馬猴 時光派

@馬猴

亞利桑那大學

神經科學與認知科學

朋友，幹了這杯缸中腦

2013年9月1日，當代最重要的遺傳學學者之一，Trudy Mackay和她的團隊以果蠅為模型，展開了史上最大規模的壽命基因研究，試圖把所有和壽命有關的基因全都扒個底朝天。2020年3月5日，Mackay團隊公開了這項耗時近7年的研究結果，他們發現，雖然基因差不多鑑別全了，但是這些基因影響壽命的方式，和大家此前所預想的完全不同[1]。

這項研究於2020年3月5日發表在科研期刊《PLOS Biology》上

這項研究的初衷是探索基因、環境和性別這三個變量對果蠅壽命的影響。為了讓三者能夠順利的相互作用，研究人員在18°（低溫）、25°（室溫）和28°（高溫）三種不同的溫度環境下（溫度是對果蠅壽命影響最大的環境因素之一）養育了70209隻不同性別，攜帶有不同基因變異的果蠅，並且逐一記錄了這些果蠅的壽命。通過這種方式，輔以極其複雜的統計運算，研究人員從果蠅中成功的鑑別出了1008種對壽命有影響的基因。

好消息是，這些基因中有663種與人類同源，換句話說，它們對果蠅壽命的影響很大程度上可以直接套用在人類身上。在對其中的15種基因進行簡單的功能分析後，研究人員發現這些基因的主要功能涉及神經發育，維護認知功能和運動能力。

接下來就是壞消息了，後續的數據分析顯示，這些基因對壽命的影響，從程度到方向，全都取決於具體的環境。同一種基因，在低溫環境裡有延壽效果，但放進高溫環境裡就會大幅削減果蠅的壽命，而且反之亦然。

不僅僅是環境，性別也一樣。同一個基因能讓雌性果蠅長命百歲，而攜帶它的雄性果蠅就註定要早早歸西，同理，雄性果蠅的「長壽基因」對雌性果蠅來說也是不幸的根源。

15中被測試的基因在不同的環境中對不同的性別造成的壽命影響也完全不同

更絕望的是，同一種基因對於壽命還能打出環境和性別的「組合拳」：一種基因，在特定的環境下對特定的性別有延壽效果，換一種環境和性別的組合，可能延壽效果變弱了，也可能直接就變成反效果了。總而言之，與此前大家預想的特定基因直接決定壽命完全不同，這項研究顯示基因對壽命的影響具有高度的情景依賴性（context-dependent）。

時光派點評

是不是看的一頭霧水？這篇文章確實從內容到結論都對讀者極其的不友好，不僅絕大多數的篇幅都用來描述讓人頭疼的統計運算方式，而且整個研究的思路朝向也帶著一種莫名的違和感。但是沒關係，接下來筆者帶著大家換個角度來重新思考一遍。

這項研究的思路和結果顯得出人意料的原因，在於我們對一種名為「突變累積」的衰老遺傳學理論的不正確認識。「突變累積」認為基因對壽命的影響源自於有害的突變，在生長的過程中這些有害突變不斷積累，形成了衰老和病理，最終導致壽命的終結。這一理論容易被錯誤的理解為，基因的作用都是固定的，長壽基因只要沒有受損或者表達受到限制，就一定會幫助果蠅長壽。

但這項研究結果支持的恰恰是與這種錯誤理解直接對立的「拮抗性多效」理論（antagonistic pleiotrophy）。這條理論認為，同一種基因所表現出來的功能，只在特定的情況下對生命體有益，比如一種基因能使果蠅更多的產熱，那自然就能使攜帶它的果蠅在低溫環境下更好的生存，在高溫環境中早夭，而且由於產熱會消耗大量的營養資源，這會加重雌性果蠅在生成卵子時的生存負擔，對雄性果蠅則幾乎沒有影響。

帶著這種思路回頭重新看看這項研究，會不會覺得一切都合理了很多？不過這也引申出一個現在生活中的小問題，不知道大家有沒有聽過一種簡易基因檢測，只需要一點唾液或者血液樣本，就能告訴你自己有沒有「長壽」基因、「能喝酒」基因、「睡覺香」基因等等？想想「拮抗性多效」理論，想想這項研究的結果，再想想這種測試的內容，你覺得它靠譜嗎？基因型與表現形式的關係比我們期望的更加複雜，想要了解自己會不會長壽，單單是一張寫滿基因序列的報告是遠遠不夠的。

參考文獻

[1]. Huang W, Campbell T, Carbone MA, Jones WE, Unselt D, Anholt RRH, et al. (2020) Context-dependent genetic architecture of Drosophila life span. PLoS Biol 18(3): e3000645. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000645

原標題：《前沿快訊：耗時七年，史上最大的壽命基因分析研究終於完成，結果卻有些「出人意料」》

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關鍵詞 >> 壽命基因分析

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