為何牠們壽命超乎異常的長?生物學家解碼最長壽蝙蝠的不老基因

作者 | 發布日期 2018 年 02 月 15 日 11:45 | 分類 生物科技 , 自然科學 follow us in feedly

任何生命都會隨著時間流逝而老去,但世界上有一些不老「異類」,比如鼠耳蝠屬蝙蝠,小小一隻壽命卻可能活超過 40 年。現在生物學家更進一步發現這些蝙蝠身上的不老關鍵基因,也許未來可替人類找到長壽的祕訣。



讓我們簡單回顧一下有關細胞衰老研究的歷史。2009 年時,分子生物學家伊莉莎白‧布雷克本(Elizabeth Blackburn)因研究「端粒」和「端粒酶」如何成為保護染色體的「護衛」而成為該領域先驅,並與另外兩名分子生物學家格雷德、紹斯塔克一起獲得 2009 年諾貝爾生理學或醫學獎。

歸功於他們的發現,今天我們有了對端粒的基本概念。端粒(Telomere)是真核生物染色體末端的 DNA 重複序列,為染色體保護結構,用來保持染色體的完整性和控制細胞分裂週期。DNA 的複製機制為每次染色體複製後,延遲股上的染色體末端必然無法被複製,因此真核生物在染色體末端另演化出「端粒」以當作可被重複遺棄的片段。

隨著分裂次數越多,端粒會變得越來越小直到消耗殆盡,之後細胞將立即啟動凋亡機制,雖然目前因果關係還有些模糊,但端粒也被推測和衰老及死亡率有明顯關聯。也就是說等你老了,染色體上的端粒可能已縮小不到剛出生時的一半──不只人類,多數生物都是如此。

但某些種類的蝙蝠卻違背這種機制而變得超長壽,引起科學家關注。

按照定律,小型生物代謝快、壽命短,大型生物代謝慢、壽命長,比如蜉蝣(mayfly)壽命只有數小時至幾天,但有些鯨魚可以活 2 世紀。引起科學家注意的是鼠耳蝠屬(學名:Myotis)蝙蝠,體重介於 2~45 公克,體型特徵為耳朵長度大於寬度、有長矛形狀的耳屏,該屬底下約有 90 個不同種類。

鼠耳蝠屬是世上「最長壽」的蝙蝠,其中已知有 13 個種類可為自己慶祝 20 歲生日,而布氏鼠耳蝠(Myotis brandti)甚至有活到 41 歲的紀錄,壽命遠超科學家的預想。

更神奇的是──這些蝙蝠就算老到飛不動了也不會得癌症。由愛爾蘭都柏林大學學院(University College Dublin)生物學家 Emma Teeling 領導的跨國合作研究表示,鼠耳蝠可能已經演化出修復細胞損傷但不誘發癌症的獨特染色體機制,和大多數按定律生老病死的蝙蝠種不同,鼠耳蝠最後通常死於饑荒、脫水或意外事故,很少死於老年病變。

▲ 鼠耳蝠屬蝙蝠。

該研究針對 4 個不同物種蝙蝠的基因組(總共 500 隻蝙蝠的 DNA)進行活檢,團隊發現,其中兩種蝙蝠正常老化(染色體端粒大小隨著時間耗損),但鼠耳蝠屬蝙蝠的端粒長度竟保持不變,也就是說,牠們沒有衰老跡象,特別的是「端粒酶」活性並沒有表達出來。

根據維基百科資料,端粒酶的存在是為了填補 DNA 複製機制的缺陷,即修復延長端粒,可以讓端粒不會因細胞分裂而損耗。

為進一步了解鼠耳蝠的端粒為何不隨著年齡縮短,研究人員再將其基因組與其他 52 種哺乳動物比較,研究重點放在 225 種與端粒有關的基因,最後確定發現了長壽蝙蝠對抗衰老的關鍵遺傳差異:ATM、SETX 兩種基因在端粒修復機制中發揮重大影響。

未來,如果我們能夠找到一種方法避免端粒隨著時間流逝而縮短,就能阻止細胞老化,最終,科學家也許有機會透過異常長壽蝙蝠身上的祕密,找到延緩人體老化、維持健康的長壽祕訣。新研究發表在《Science Advances》期刊。

(首圖來源:都柏林大學學院