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“千年王八万年龟”俗语的科学解释!

已有 480 次阅读 2018-12-9 10:38 |系统分类:科普集锦

在我国传统文化中,一直有千年王八万年龟的说法,我国古代的一些典籍中具有关于龟年龄的描述,比如,南朝《述异记》中也有龟千年生毛,寿五千年,谓之神龟,万年曰灵龟的描述,是不是龟真正能活这么千年、甚至万年不得而知,但是龟是长寿动物的确无疑。龟也一直被作为长寿的象征,比如《 本草纲目》中称龟、鹿皆灵而有寿,我国闽南一带有把百岁老人称为龟龄的习俗等。

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揭示“龟”为什么长寿也是目前动物研究中的热点之一,孤独乔治(Lonesome George)是最为著名的平塔岛加拉帕戈斯象龟,是厄瓜多共和国“平塔岛加拉帕戈斯象龟”中唯一存活的一只。孤独乔治在2012年6月死亡,死亡时的年龄约为100岁。巨龟是脊椎动物中最长寿的物种之一,可作为很好的模式种进行进行长寿和年龄相关的疾病研究。2018年12月3日,Nature Ecology and Evolution期刊发表了对孤独乔治的基因组测序的结果(Giant tortoise genomes provide insights into longevity and age-related disease),该研究结果为揭示该物种长寿的原因提供了一些线索。相关研究结果也在Science期刊的新闻中也进行了报道。


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研究表明孤独乔治的基因组大小为2.3Gb,包含了27,208个基因。研究人员分析了巨龟在进化过程中特异的正向选择的43个基因,包括大家熟知的微管蛋白骨架(tubulin cytoskeleton)相关基因UBE1 and TUBG1和细胞内囊泡运输(intracellular vesicle trafficking)VPS35,更为重要的是在这些正向选择的基因中发现了被证明表达水平和人类老龄化相关的AHSGFGF19TDO2等基因,研究表明抑制TDO2该基因可避免和一些老龄化相关疾病的发生。端粒消减和年龄老化之间存在很大关系,研究人员发现了巨龟中的DCLRE1B基因中的一个变异,该变异可能对影响其和端粒重复结合因子2的结合进而影响端粒动力学过程,进而影响龟的寿命。


正向选择的调节免疫力的MVK, IRAK1BP1 and IL1R2等基因也在象龟中广泛存在。和绝大多数哺乳动物中只有一个拷贝不同,巨龟(或陆龟)的参与免疫功能的基因存在多数重复,比如PRF1 (编码穿孔素)的拷贝数达到了12个。基因拷贝数增加可能影响细胞毒性T淋巴细胞,进而抵抗病原菌入侵和癌症发生,其他参与防御病毒、微生物、真菌和寄生虫相关的APOBEC1, CAMP, CHIA and NLRP基因也发生了快速的基因扩增。正是这些免疫反应和蛋白质平衡在进化中的正选择可能是导致孤独乔治长寿和抵抗一些感染的原因。

长寿和严密的癌症保护机制之间具有重要关系,癌症在龟中是极少存在的,研究人员发现了一些可能抑制肿瘤发生的基因在基因组中存在扩增现象,例如SMAD4, NF2, PML, PTPN11P2RY8等基因存在重复现象;同时,MYCNSET这两个原癌基因也发生了重复现象,SET复合体介导了由线粒体损伤引起的氧化应激反应。一些参与DNA损伤修复的基因及保持DNA稳定的基因也发生了重复,例如NEIL1RMI2基因,这都显著降低了DNA的损伤。

影响葡萄糖代谢的一些基因在象龟中也存在一些变异,比如 MIF (expected to yield a locked trimer) GSK3A (p.R272Q in the activation loop),这都可能影响了象龟的葡萄糖代谢调控、葡萄糖摄入和耐性,其他一些和能量代谢相关的基因也发生了快速的基因扩增和失活。参与糖酵解和能量代谢的甘油醛-3-磷酸脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, GAPDH)DNA修复和细胞凋亡的基因在孤独乔治基因组中也发生了扩增。相反,编码溶神经素neurolysin)的NLN基因则可能变成了假基因,研究表明该基因丢失可以增加葡萄糖的摄入个和对胰岛素敏感度。这说明影响葡萄糖代谢的基因组和相关基因的变化也是影响象龟发育的重要因素(更加详细的信息请参阅原文)。

以上原因可能和龟的长寿都有一定的关系。






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