深度解读生物与医学generatedpublished

194岁地球最老陆地动物基因解密:乔纳森如何靠极低甲基化熵对抗衰老

机制

1832 年它破壳出生的时候,达尔文才 23 岁。 整整 194 年过去,工业革命完成了,人类登上了月球,它还在南大西洋圣赫勒拿岛的总督府草坪上晒太阳。 它叫乔纳森(Jonathan),一只 400 磅重的阿尔达布拉巨龟。 吉尼斯世界纪录认证:地球上已知现存最长寿的陆地动物。 虽然两只眼睛因为白内障失明了,嗅觉也没了,但听力极好,胃口依然生猛。

给这么一位老寿星做体检,最头疼的就是取 DNA 样本。 普通的基因检测,拿个棉签在口腔内壁擦两下就行。 但面对一只 400 磅重、长着锋利角质喙的巨龟,这事差点成了工伤事故。 抽血太危险,搞不好会要了老龟的命。 照料它多年的兽医乔·霍林斯(Joe Hollins),拿着新鲜蔬菜把它引过来。 趁它伸长脖子大口咬黄瓜的瞬间,霍林斯一把卡住它的上下颚,用棉签探进嘴里刮取口腔细胞。 整个操作只有短短几秒钟。 霍林斯回忆,手要是缩慢半秒,指头可能就被它剃刀一样的嘴给切下来了。

费了这么大劲采到的样本,被小心翼翼地跨越大西洋送进实验室。 长寿研究机构卡勒尔基金会(Kallel Foundation)创始人斯蒂芬·克拉克(Stephen Clark),拉上剑桥大学的贾斯汀·格拉克(Justin Gerlach),把它的基因组与表观遗传图谱完整测了出来。 研究刚刚发表在《科学进展》(Science Advances)上。 光测它一个还看不出玄机。 研究团队找来另外四只不同年龄的阿尔达布拉巨龟做对照,最小的才 5 岁,最大的也比乔纳森年轻了整整一个世纪。 比对结果一出来,长寿的秘密露出了底牌。

动物老了,身体到底在坏什么? 过去很多人以为,衰老主要是 DNA 突变不断堆积,端粒越来越短。 但表观遗传学的研究发现,更要命的问题往往出在软件调控上。 在分子生物学里,这叫甲基化熵(methylation entropy)。 DNA 就像一本厚厚的生产指令手册。 细胞通过在上面贴化学标签,也就是甲基化,来决定哪一页该打开工作,哪一页该合上待命。 年轻的时候,标签贴得整整齐齐,生产井然有序。 随着年龄增长,这些化学标签开始脱落、错位、到处乱贴。 开关彻底乱套了,细胞不知道自己该生产什么,组织慢慢衰竭,这就是衰老。

但在活了将近两百年的乔纳森体内,这套开关系统居然保持得井井有条。 乔纳森身上确实有罕见的硬件底子。 研究团队在它体内找到了 287 个特有的基因变异,覆盖了 DNA 损伤修复、抗炎、胰岛素调节和抑癌通路。 但真正让科学家倒吸一口凉气的,是它的表观调控系统。 在控制线粒体电子传递链和 RNA 代谢的关键区域,乔纳森的甲基化状态格外稳定。 它的甲基化熵极低。 线粒体是细胞的能量发电厂。 普通动物上年纪之后,发电厂的调控指令乱成一团,产能暴跌不说,还会漏出大量有害的自由基,炸伤自己的细胞。 可乔纳森体内负责能量生产和基因修复的核心开关,状态竟然跟比它年轻上百岁的同类差不多。 发电厂稳定供电,维修工随叫随到。 身体就算经历再多自然磨损,底层的修复流水线也从不歇工。

大自然在探索长寿极限这件事上,其实演化出了完全不同的路线。 水母靠干细胞无休止地分裂再生。 裸鼹鼠靠独特的透明质酸和顽强的蛋白质稳定性,在地下活过三十多年,终生几乎不生癌。 乔纳森给出了另一种极端工程解法: 它没有追求返老还童的魔法,它是靠着一套精密的调控机制,把核心系统的混乱度硬生生压制了将近两百年。 人类找寻长寿秘密找了几千年。 其实大自然早就把最高效的抗衰图纸,写在了一只在海岛上晒太阳的百岁巨龟身上。

同领域解读 / BIO & MEDICINE

查看全部「生物与医学」解读 →

导出 / EXPORT

订阅 · SUBSCRIBE

每周一封独立、不受审查的科技与 AI 深度评论,周一发出。带出处,可核查。

不追踪邮件打开与邮件链接点击,一键退订。 或用 RSS · 详情