目前已知世界上最老陆地动物——巨龟乔纳森的基因组首次得到解析。一项10月7日发表于《科学进展》的研究发现,它基因组中与线粒体功能相关的部分的活性堪比该物种5岁个体的水平。高效运转的线粒体可以为DNA修复系统供给更多能量,以对抗衰老带来的损伤。这或许就是它预估寿命达到194岁的原因。
除此之外,巨龟乔纳森身上的部分遗传变异和百岁以上超级老人的特征存在相似之处。论文通讯作者、美国非营利机构卡莱尔基金会理事Stephen Clark表示:“这项研究进一步证明,衰老机制可能在不同物种之间具有共性。”该机构致力于延长人类健康寿命的干预研究。
巨龟乔纳森已存活近两个世纪。图片来源:St. Helena Government, Communication Hub
乔纳森是一只阿尔达布拉巨型陆龟,与法国政治家、军事家拿破仑·波拿巴同为南大西洋圣赫勒拿岛上最出名的两位“居民”。1815年,拿破仑被流放至这座英国海外领地。而乔纳森大约在1882年被运到岛上,来源很可能是阿尔达布拉环礁。乔纳森抵达时就已经完全成年,当时推测它50岁左右,据此推算如今它大约194岁。
研究人员测算,阿尔达布拉巨龟的平均寿命约80年,但该物种个体可以活得更久。为解开乔纳森超长寿命背后的机制,Clark与同事对它开展了基因组研究。
西班牙何塞普·卡雷拉斯白血病研究所的Manel Esteller表示:“我坚信,研究这些寿命特例能够帮助我们理解普适的衰老机制。”Esteller团队曾发现,被正式认定为世界上最长寿的人——一位117岁女性的线粒体功能异常高效。这一成果启发了Clark团队,他们猜测乔纳森同样拥有“活性极高、状态十分年轻”的线粒体。
由于乔纳森知名度极高,采血存在感染风险,圣赫勒拿岛官方拒绝了采血申请。受限于现实条件,科研人员只能依靠唾液与口腔拭子获取样本开展基因组分析。
这是研究的一大短板,因为从血液样本中可以提取高稳定性的大片段DNA,而唾液样本的DNA容易被细菌污染。研究人员只能拼接唾液里的DNA碎片,同时借用另一只阿尔达布拉巨龟的DNA补全序列缺口。
在尽可能完善地拼接出乔纳森基因组后,团队将其与另外4只阿尔达布拉巨龟的DNA作比对。“我们找到了287处专属于乔纳森的基因变异。”Clark说。其中41处变异被认为具有实际功能意义,会切实影响生物体的生理活动、生存状态与生命调控。有12处变异同样出现在其他长寿动物物种的基因数据库中。
Clark介绍,乔纳森基因组中与线粒体功能相关的区段,其生理状态和5岁阿尔达布拉巨龟相当。“线粒体源源不断供给能量,赋能DNA修复系统对抗衰老损伤,从而帮助它抵御衰老。”
日本大阪大学的Kousuke Hashimoto评价,这项研究“很有启发性”,但也指出,该研究只将乔纳森与少数巨龟对比,这些对照个体本身就可能携带独特的遗传突变。
相关论文信息:https://doi.org/10.1126/sciadv.adw8887
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