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16种哺乳动物基因组分析证实 突变频率越高物种寿命越短

这是一个困扰科学家多年的谜团――为什么不同的动物有如此不同的寿命?人类可以活到80岁左右,而长颈鹿往往在24岁时死亡,裸鼹鼠的成年个体只有长颈鹿的两万三千分之一,但它可活到25岁。这表明,除了体型之外还有其他原因影响寿命。近日发表在《自然》杂志上的一项研究,分析了从老鼠到长颈鹿的16种哺乳动物的基因组。研究证实,一个物种的寿命越长,基因突变发生的速度就越慢,每年发生的突变越少。

在生物体的整个生命周期中,体细胞突变发生在所有细胞中。这是一个自然的过程,人类细胞每年大约获得20到50个突变。这些突变中的大多数是无害的,但其中一些可能会使细胞走上癌变的道路,或者损害细胞的正常功能。

自20世纪50年代以来,人们就提出了这些突变在衰老中的作用,但直到现在,在实践中观察它们仍然有难度。其中一个长期存在的主要问题是“皮托悖论”,该悖论质疑为什么体型较大的动物尽管拥有更多的细胞,但患癌症的风险并不高。

在这项新的研究中,研究人员对16种哺乳动物的样本进行了全基因组测序,这些哺乳动物的寿命和身体大小各不相同,包括黑白疣猴、猫、牛、狗、雪貂、长颈鹿、港湾鼠海豚、马、人类、狮子、老鼠、裸鼠、兔子、大鼠、环尾狐猴和老虎。

分析显示,包括人类在内的所有物种的体细胞突变都是由类似的机制引起的。随着时间的推移,它们也呈线性积累,突变频率较高的物种寿命较短。例如,可长到约5.5米高的长颈鹿具有每年约99次的突变率,寿命约为24岁。与此同时,裸鼹鼠也具有非常相似的突变率,每年93次,相似的寿命约为25岁。而裸鼹鼠体型小得多,身长只有约12.7厘米。

研究人员从48个个体中收集了样本,统一从结肠隐窝组织中获取上皮细胞进行单细胞测序分析。

研究发现,体细胞突变随着时间的推移呈线性积累,并且,尽管包括人类在内的所有物种的饮食和生活史天差地别,但突变是由相似机制引起的。

该发现为体细胞突变在衰老过程中可能起作用提供了证据,即随着每个物种寿命的延长,体细胞突变率下降。不过,这些发现并没有为“皮托悖论”提供答案。研究小组发现体细胞突变率和体重之间没有显著联系。

这项研究的第一作者、英国桑格研究所的亚历克斯・卡根博士表示,接下来的几年里会将这些研究扩展到昆虫或植物等更多样化的物种。

作者:张佳欣 来源:科技日报