CNIO研究人员发现端粒缩短率预测了物种的寿命
火烈鸟生活40年,人类生活90年;一只老鼠活了两年,大象活了60岁。为什么?是什么决定了一个物种的寿命?在分析了9种哺乳动物和鸟类后,西班牙国家癌症研究中心(CNIO)的研究人员发现这些物种的寿命与其端粒缩短率,保护染色体的结构及其所含基因之间存在非常明确的关系。
这种关系表示为一个数学方程,一个可以准确预测物种寿命的公式。该研究是与马德里动物园水族馆和巴塞罗那大学合作完成的。
作者在着名的期刊“美国国家科学院院刊”(PNAS)上写道,“端粒缩短率是物种寿命的有力预测指标”。该研究比较了小鼠,山羊,海豚,海鸥,驯鹿,秃鹰,火烈鸟,大象和人类的端粒,并揭示了端粒缩短得更快的物种寿命缩短。
这种关系可以适用于某种类型的数学曲线 - 幂律曲线 - 作者在PNAS中解释,它也用于描述其他过程,如人口增长,城市规模,物种灭绝,体重和个体收入。
对于CNIO端粒和端粒酶组的负责人兼研究主任Maria Blasco来说,端粒缩短率和寿命之间存在如此明确的关系这一事实表明“我们已经找到了一种普遍的模式,一种生物现象这解释了物种的寿命,这需要更多的研究。“
重要的不是它们的长度,而是它们缩短的速度
在端粒缩短与物种寿命之间的关系的情况下,CNIO研究人员发现的曲线非常符合数据。事实上,作者写道,“这个方程可以用来根据端粒缩短率来预测物种的寿命”。当使用物种的平均寿命-79岁(在人类的情况下),而不是最大寿命 - 法国女性Jeanne Calment所记录的122年记录年份时,拟合更好。
很长一段时间以来,人们都知道,在很大程度上,由于Blasco小组的工作,端粒是有机体衰老的基础。端粒构成细胞核内染色体的末端;它们的功能是保护基因。然而,每次细胞繁殖以修复损伤时,它们的端粒就会变短一些。在整个生命过程中,可能会发生端粒缩短过多而无法再生的情况。当发生这种情况时,电池会停止正常工作。
然而,到目前为止,在每个物种的端粒长度和寿命之间没有发现任何关系。有些种类很长的端粒是短寿命的,反之亦然。
CNIO研究人员决定不比较端粒的绝对长度,而是缩短它们的缩短率。这是第一个比较物种之间高度可变参数的大规模研究:人类端粒每年平均损失约70个碱基对 - 遗传物质的构建模块,而小鼠每年失去约7,000个碱基对。
对于该论文的第一作者Kurt Whittemore来说,这项研究证实端粒在衰老过程中发挥了重要作用:“有些人不相信,他们说例如老鼠活了两年并且有很长的端粒,而人类活着更长,端粒短;但我们已经证明重要的不是初始长度,而是缩短率,这个参数可以预测一个物种的寿命,具有高精度。“
比身体大小或心率更好的预测因子
测量来自9个物种的几个人的血液样本,主要是马德里的动物园水族馆。Audouin鸥的样本来自埃布罗三角洲的一个野生殖民地,并与巴塞罗那大学合作进行分析。研究人员在每个物种中测量了不同年龄个体白细胞中的端粒。
在马德里动物园水族馆,研究了以下物种:9只海豚,年龄在8.6至50.1岁之间;15只山羊,年龄0.8至10.1岁;八只驯鹿,年龄1.4至10.5岁;15只火烈鸟,年龄0.8至50.1岁;6只秃鹫,年龄在8.1至21.4岁之间;四只苏门答腊大象,年龄在6.1至24.7岁之间;- 年龄在0到24岁之间的海鸥;和7只小鼠,年龄在1.4到2.6岁之间。海鸥的年龄是根据它们是小鸡时被捆绑的环确定的,并且允许在其一生中识别个体。与马德里动物园水族馆的兽医团队以及大象和海豚等几个物种合作,通过对动物进行医学培训,使他们在检查中自愿合作,
结果表明,端粒缩短率预测物种的寿命远远优于迄今为止考虑的其他参数,例如体重 - 一般来说,较小的物种往往活得更短或心率。
该研究的作者认为,接下来要求的步骤之一是研究其大小非常长寿的物种,例如裸鼹鼠或蝙蝠。
在任何情况下,“这些研究结果都支持这样的观点,即关键的端粒缩短和随后的端粒DNA损伤和细胞衰老的发生是物种寿命的一般决定因素,”作者在PNAS中写道。