格陵兰鲨:脊椎动物中寿命最长,高达 400 年

格陵兰鲨:脊椎动物中寿命最长,高达 400 年

格陵兰鲨是已知寿命最长的脊椎动物,估计可达 400 年。为了探究其惊人的寿命背后的奥秘,科学家们最近对该物种进行了基因组合成研究。

基因组合成研究

该研究仍在早期阶段,但专家认为,被劫持的“跳跃”DNA 可能有助解释其超长寿命。

寿命是个有趣的话题。我们人类如果幸运的话,可以在离开人世间之前享有约 100 年的时光(当然,很多人正拼命想要改变这种情况)。猫和狗等动物寿命仅为 10-20 年,但乌龟和一些鲸鱼等生物可以活到 200 岁左右。甚至还有一些寿命超长的海绵和珊瑚,可以活到数千年。

但如果我们只讨论脊椎动物,那么没有任何一种动物能与格陵兰鲨相提并论,它们的估计寿命约为 400 年。这种动物拥有如此高的年龄潜力,难怪会吸引科学家们的密切关注。

因此,一群科学家齐心协力,做出了任何一位优秀的、好奇的研究人员都会做的事情——他们合成了格陵兰鲨的一个基因组,以便确切了解是什么让这些生物如此特别。这个团队由来自德国、丹麦,意大利和美国的国际科学家团队组成,他们近期将描述这项工作的论文上传到预印本服务器 bioarXiv。

该研究的作者之一约翰·弗朗·斯特凡森在一篇新闻稿中表示:“这项工作是更深入地理解格陵兰鲨极端生理学的基础的基石。此外,它还首次帮助我们评估了它们的基因组多样性,从而了解了这个脆弱物种的种群规模。”

这个合成过程是一项艰巨的工作。虽然不是合成过的最长的基因组,但格陵兰鲨的基因组长度是人类基因组的两倍。有趣的是,这一长度大部分是由所谓的“跳跃”基因造成的——这里所说的“大部分”是指占基因组的整整 70%。

“跳跃”基因

通常,“跳跃”基因被认为是垃圾遗传物质,甚至可能通过削弱整个基因组而造成问题。但据研究人员称,格陵兰鲨似乎并非如此。

该研究的作者之一阿纳·萨姆在新闻稿中表示:“我们猜测格陵兰鲨的进化已经找到了一种方法来抵消转座元件对 DNA 稳定性的负面影响——通过劫持转座元件本身的机制。”

基本上,该团队认为格陵兰鲨基因组中其他更有用的基因已经进化到在功能上劫持“跳跃”基因的能力,从而让自己被复制得更多。具体来说,研究人员认为,对于修复受损的基因组部分至关重要的基因可能能够复制,从而使格陵兰鲨比大多数其他动物更容易修复 DNA 中的问题。

该研究的作者之一亚历山德罗·切利诺在新闻稿中说:“在我们的每个细胞中,DNA 每天都会受到数千次的损坏,而专门的分子机制会不断修复它。比较基因组研究的一个显着发现是,长寿的哺乳动物物种在修复 DNA 方面极其高效。”

p53 基因

除此之外,研究小组还发现格陵兰鲨基因组中一个特定蛋白质——p53 有所不同,这个蛋白质有时被称为“基因组守护者”。

根据一位研究作者史蒂夫·霍夫曼的说法,这种蛋白质对于使基因组保持正常的外观和行为至关重要——它“在所有人类癌症中约有半数发生突变,并且是我们已知的最重要的抑癌基因”。基本上,如果 p53 状态良好,则基因组的其余部分也可能是良好的。但是,如果 p53 出了问题,那我们就麻烦大了。

在格陵兰鲨中,p53 的构建似乎与大多数其他动物略有不同。特别是,它似乎添加了一个额外的氨基酸,使其在该区域的氨基酸数量达到三个,而不是大多数动物的两个。虽然现在确定这些差异是否与鲨鱼令人难以置信的衰老速度有关还为时过早,但该团队肯定会深入研究 p53,以了解这些差异(如果有的话)是如何与鲨鱼的衰老速度联系起来的。

意义深远

目前,此项分析的重点是“现在确定还为时过早”。该团队希望尽快将基因组公之于众,以便更多的科学家可以深入研究并开始提出自己的问题,因此,对这只动物非凡基因组的分析才刚刚开始。

但这肯定是一个开始。霍夫曼说:“格陵兰鲨的基因组是了解这个寿命特别长的物种的衰老分子机制的关键一步。”而且其意义远不止这个迷人的生物。“探索整个生命树上巨大寿命多样性的遗传基础,”切利诺说,“为研究实现非凡寿命的机制提供了全新的视角。”

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