苍蝇一般活不过20天,人工养殖的小鼠可活2年,狐狸10年,大猩猩40年左右……一般来说,一个物种的预期寿数与它的体型休戚相关。但是,有些特例却可以无视时刻的规矩。它们的诀窍安在?是哪些奥秘的生物进程令它们摆脱了时刻的枷锁?
水母可以老态龙钟
小小的道恩灯塔水母(Turritopsis dohrnii)把握了永生的隐秘!
当遭受压力或许完结生殖后,它会萎缩并退化到年幼的阶段,成为附着在海底的水螅体。这一机制尚不明亮的进程叫作“分解搬运”(transdifferentiation),能使细胞回到未分解的状况,好像出世时相同,之后再从头进行分解并开端一段新的生命周期。
“咱们之前只在年少水母身上发现了这种现象,”法国沿海大学的海洋生物学博士后托马斯·巴斯蒂安(Thomas Bastian)表明,“若要在成年体身上也调查到那将是一场小小的革新。”而厦门大学海洋与地球学院郑连明副教授的课题组点着了这场革新的导火线:2015年,他们成功在我国近海散布的一种海月水母身上调查到了相同的分解搬运现象。
“彻底有理由信任这便是这些生物成功存续5亿多年的求生诀窍之一。”托马斯·巴斯蒂安弥补道。
水熊虫可以暂停时刻
“假如它们是人类,在临床上咱们可以宣告其逝世。”法国国家天然历史博物馆的讲师塞德里克·于巴斯(Cédric Hubas)谈起他担任研讨的缓步动物(通称“水熊虫”),仍惊叹不已。
在已得到记载的上千种水熊虫中,现在只要15种清晰具有隐生才能:当休息环境恶化时(枯燥、低温、缺氧),它们可以丢失至多99%的水分,收缩起来构成一个包囊,好像一个无活力的球体。
在这种可保持数百年的状况下,机体的推陈出新都阻滞了。其安排中的液体被海藻糖所替代,以保持细胞结构。一旦环境再度变得宜居,它们会从头弥补水分从而复苏。“有些科学家提出了‘睡美人’假说:在这种状况下,水熊虫细胞不会变老。”
日本国立极地研讨所的科学家就于2014年“复生”了两只学名为Acutuncus antarticus的水熊虫:它们是在1983年于南极洲的一块苔藓中被发现的,而且在-20℃的环境下被保存了30.5年。在它们复苏的进程中,好像有一种共同的DNA修正机制同步发动。
而经过对另一种学名为Ramazzottius Varieornatu的水熊虫测序,东京大学的生物学家发现其体内的一种蛋白质甚至有才能将经X射线辐射而受损的人类细胞的DNA修正40%!
慢节奏日子的洞螈
“由于洞螈寿数很长,人们意料它具有缓慢的推陈出新或许高度抗氧化的机制,但其实不然。”法国里昂大学天然和人工水文体系生态学试验室的生理学家杨·付瓦杜隆(Yann Voituron)指出。
为了探究这种小型穴居两栖类活过一个世纪的长命诀窍,他和其他同行提出了多种假说。
最新效果显现:它们的日子方式非常缓慢,均匀每天活动时长仅5分钟。“咱们的假说是,由于它们挤在缝隙中什么都不做,所以很少发生对机体有毒的副产物。而且由于没有已知的天敌,洞螈可安心以极缓的速度移动,耗费的能量微乎其微。
不过这些研讨依旧停留在探究阶段。”法国理论生态学与试验生态学工作站的研讨工程师奥利维尔·纪尧姆(Olivier Gillaume)介绍道,他对这种动物的探究可以追溯到1954年。
弓头鲸对癌症免疫
细胞数量是人类上千倍的弓头鲸理应有更高的患癌危险,但是它们却与之绝缘。
“咱们调查到它们具有修正DNA以及经过调理细胞周期来防止其DNA跟着年纪增加而受损的机制。”若奥·佩德罗·德马加良斯(Jo o Pedro de Magalh es)道出个中缘由,他是英国利物浦大学研讨变老的专家。但是详细对应的又是哪些细胞、分子和遗传机制呢?“不行能在鲸鱼身上做试验……”
这位研讨人员不无遗憾地表明,为了取得更多信息,他考虑在小鼠身上植入弓头鲸基因来展开进一步研讨。
海胆毕生都具再生才能
“从海胆身上咱们看到,随同变老而来的机体阑珊并非不行防止。”百慕大海洋科学研讨所(BIOS)专攻老化的生物化学家安德里亚·伯纳(Andrea Bodnar)深信,海胆与一切老化理论各走各路。
例如星肛海胆(Astropyga radiata)就算长到100岁,抑或是紫色球海胆(Strongylocentrotus purpuratus)到达50岁,仍然会继续长大,并一起也会修正它们受损的隶属器官(管足和棘刺)。这是一种稀有的超才能,由于大多数动物的安排再生才能会跟着年纪变弱。
它们的秘方在于老练安排中的专精干细胞,可以分解为不同类型的细胞并完成安排再生。“咱们特别确认了在海胆的体安排中,专精干细胞的基因表达不会跟着年纪退化。下一步在于了解相关的细胞和分子机制。”安德里亚·伯纳如是论述其调查成果。
即便是预期寿数不过4年的绿海胆(Lytechinus variegatus),好像也不会阅历退变。“它们会死于天敌、意外或流行症,而非生理性变老。”这位研讨人员惊奇地总结道。就算寿数不长,它们也不会变老!
裸鼹鼠以透明质酸抗癌
“传说”被推翻了:2016年3月,美国华盛顿大学的研讨人员在裸鼹鼠中发现两例癌症,而一直以来它们都被以为不会受癌症侵袭。
这种啮齿类动物寿数可达30岁(小鼠只能活2年),具有一种令人惊叹的防护兵器来防止肿瘤构成,那便是在许多化妆品中都有使用的透明质酸。这种聚合物由糖组成,在生物体内广泛存在于结缔安排中。
据美国罗切斯特大学研讨人员的测定成果,裸鼹鼠体内的高分子量透明质酸的浓度是小鼠和人类的5倍。这种分子可以中止细胞周期并防止骤变细胞好像癌细胞那般相互触摸后还不受操控地割裂。
“透明质酸的效果很明显,但理应还存在其他原因来解说对癌症的抗性。”在比利时那慕尔大学医学院宣布了相关主题博士论文的戴尔芬·德尔马默尔(Delphine del Marmol)表明,她对能与透明质酸相互效果的细胞受体之多深感猎奇。
“冻住”氧化反响的小头睡鲨
较早前发现的近400岁高龄的小头睡鲨,无疑是低温有助长命的活生生依据。
它身处的酷寒环境(北冰洋深水温度不会超越12℃)降低了其体内的化学反响速率,使其不只更不易受感染,而且推陈出新——也便是老化——速度也放缓了。
但是近期对秀丽隐杆线虫的研讨显现,冰冷关于长命的影响理应也有一部分遗传要素:低温现实上会激活线虫体内一个触及氧化应激抗性和细胞变老的基因。
这一机制,按研讨人员的观念,或许放诸整个动物界都能适用……而小头睡鲨显然是其间的佼佼者。
撰文 Camille Chandès
编译 陈天涵