突變頻率越高物種壽命越短

科技日報(bào)北京4月19日電  (實(shí)習(xí)記者張佳欣)這是一個(gè)困擾科學(xué)家多年的謎團(tuán)——為什么不同的動(dòng)物有如此不同的壽命？人類可以活到80歲左右，而長頸鹿往往在24歲時(shí)死亡，裸鼴鼠的成年個(gè)體只有長頸鹿的兩萬三千分之一，但它可活到25歲。這表明，除了體型之外還有其他原因影響壽命。近日發(fā)表在《自然》雜志上的一項(xiàng)研究，分析了從老鼠到長頸鹿的16種哺乳動(dòng)物的基因組。研究證實(shí)，一個(gè)物種的壽命越長，基因突變發(fā)生的速度就越慢，每年發(fā)生的突變越少。

在生物體的整個(gè)生命周期中，體細(xì)胞突變發(fā)生在所有細(xì)胞中。這是一個(gè)自然的過程，人類細(xì)胞每年大約獲得20到50個(gè)突變。這些突變中的大多數(shù)是無害的，但其中一些可能會(huì)使細(xì)胞走上癌變的道路，或者損害細(xì)胞的正常功能。

自20世紀(jì)50年代以來，人們就提出了這些突變在衰老中的作用，但直到現(xiàn)在，在實(shí)踐中觀察它們?nèi)匀挥须y度。其中一個(gè)長期存在的主要問題是“皮托悖論”，該悖論質(zhì)疑為什么體型較大的動(dòng)物盡管擁有更多的細(xì)胞，但患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)并不高。

在這項(xiàng)新的研究中，研究人員對16種哺乳動(dòng)物的樣本進(jìn)行了全基因組測序，這些哺乳動(dòng)物的壽命和身體大小各不相同，包括黑白疣猴、貓、牛、狗、雪貂、長頸鹿、港灣鼠海豚、馬、人類、獅子、老鼠、裸鼠、兔子、大鼠、環(huán)尾狐猴和老虎。

分析顯示，包括人類在內(nèi)的所有物種的體細(xì)胞突變都是由類似的機(jī)制引起的。隨著時(shí)間的推移，它們也呈線性積累，突變頻率較高的物種壽命較短。例如，可長到約5.5米高的長頸鹿具有每年約99次的突變率，壽命約為24歲。與此同時(shí)，裸鼴鼠也具有非常相似的突變率，每年93次，相似的壽命約為25歲。而裸鼴鼠體型小得多，身長只有約12.7厘米。

研究人員從48個(gè)個(gè)體中收集了樣本，統(tǒng)一從結(jié)腸隱窩組織中獲取上皮細(xì)胞進(jìn)行單細(xì)胞測序分析。

研究發(fā)現(xiàn)，體細(xì)胞突變隨著時(shí)間的推移呈線性積累，并且，盡管包括人類在內(nèi)的所有物種的飲食和生活史天差地別，但突變是由相似機(jī)制引起的。

該發(fā)現(xiàn)為體細(xì)胞突變在衰老過程中可能起作用提供了證據(jù)，即隨著每個(gè)物種壽命的延長，體細(xì)胞突變率下降。不過，這些發(fā)現(xiàn)并沒有為“皮托悖論”提供答案。研究小組發(fā)現(xiàn)體細(xì)胞突變率和體重之間沒有顯著聯(lián)系。

這項(xiàng)研究的第一作者、英國桑格研究所的亞歷克斯·卡根博士表示，接下來的幾年里會(huì)將這些研究擴(kuò)展到昆蟲或植物等更多樣化的物種。

作者：張佳欣

責(zé)編：盧智彬

來源：科技日報(bào)