格陵兰鲨的寿命比美国建国历史还要长——而某些贝类可以活507年。动物界能向科学揭示关于人类衰老的哪些奥秘。
伯明翰——一种普通的贝类可以活507年。最古老的格陵兰鲨在深邃黑暗的北极水域中游弋的时间比美国建国历史还要长。而皱纹密布、抵抗癌症的裸鼹鼠可以轻松活过30岁——在啮齿类动物中堪称真正的"玛土撒拉"(圣经中记载的长寿者)。
人类百岁老人展现出深刻的吸引力。他们的秘密是什么?他们吃早餐吗?他们是否跳过午餐?他们每天锻炼吗?哪些基因帮助他们多年来比大多数人更强壮、更健康?然而在动物界,进化产生了更为巨大的年龄差异——以及一场日益增长的科学研究,探索这些拥有非凡能力抵抗时间摧残的生物,能教会我们如何改善人类衰老。
长寿研究者寻找动物中的抗衰老药物
二十多年来,长寿研究者一直在测试干预措施以延长实验室小鼠的寿命——这是迈向人类抗衰老药物的一步。"我们可以让小鼠多活30%。但超过这一点就不太可行了——但当你观察野生动物界时,你会发现与我们相似的哺乳动物之间存在着百倍的差异,"罗切斯特大学生物学家、该领域的领先科学家维拉·戈尔布诺娃(Vera Gorbunova)说。
像戈尔布诺娃这样的科学家正在自然界中搜寻异常长寿的"异类"——从海狸到蝙蝠再到鲨鱼——以了解更多关于它们如何保持无癌、抵抗感染或在数百年间保持视力的信息。他们也在寻找一致性:在不同动物中出现的特定基因、蛋白质或酶,可能是长寿的基本组成部分。
"大自然有数十亿年的时间来尝试各种方法,使动物更能抵抗衰老,"阿拉巴马大学伯明赫分校的衰老研究员、《玛土撒拉动物园》(Methuselah's Zoo)一书的作者史蒂文·奥斯达德(Steven Austad)说,"当我们观察那些比我们做得更好的动物时,我们可能会获得更好的线索,了解如何让自己更长久地保持健康。"
线虫——延长寿命的线索
几十年来,抗衰老研究在严肃的科学家中一直是一个边缘领域。然后,一只微小的、扭动的显微镜下可见的线虫改变了这一范式——并表明寿命是可以塑造的。1993年,分子生物学家辛西娅·凯尼恩(Cynthia Kenyon)发现,名为daf-2的基因中的突变可以将线虫C. elegans的寿命从18天延长至42天以上。
即使在凯尼恩发表她引人注目的发现后,人们仍然怀疑像衰老这样复杂的过程能否通过单一基因得到显著影响。在微小蠕虫身上有效的机制似乎也难以应用于更复杂的动物。
"显然,基因控制[寿命],但会有很多基因。每个基因都只有微小的影响——对皮肤、心脏、肝脏、肠道、大脑,"如今担任Calico生命科学公司衰老研究副总裁的凯尼恩说,"仅仅因为改变了一个基因,你就得到一个活得更久的肝脏——涉及的基因太多了,你永远找不到它们。"
基因突变显著延长小鼠寿命
1996年,一个研究团队发现了一种导致小鼠侏儒症并显著延长哺乳动物寿命的基因突变。"一旦明确可以通过相对简单的方法减缓衰老,尝试这样做就不再被视为愚蠢,"密歇根大学生物老年学家理查德·米勒(Richard Miller)说。
该领域的大部分精力集中在通过大幅限制卡路里摄入、给予药物或创造突变体来延长实验动物寿命的实验上。但越来越多的科学家对进化如何改变寿命边界感兴趣。
"它正变得越来越流行,这是一个值得流行的途径,"米勒说,"问题是极端长寿——奇怪的长寿——发展了多频繁。像我们和豪猪以及海鸟这样的长寿是一再发展的。"
裸鼹鼠——抵抗癌症和其他慢性疾病
一种无毛、皱巴巴、如李子般大小、在黑暗地下隧道中生活数十年的生物,可能不会唤起永恒青春的画面。但裸鼹鼠长期以来一直令科学家着迷。这些奇怪的啮齿动物不产生自己的体温,也无法感受疼痛。但它们可以轻松活到三十多岁——比小鼠或大鼠长一个数量级。
它们不仅生存——而且繁荣。通常,当生物体衰老(或生物学上所说的"衰老")时,死亡风险会上升。大脑和身体会退化。但裸鼹鼠则表现出一种称为"可忽略衰老"的特性。它们不会退化。它们一直繁殖到高龄,并抵抗癌症和其他慢性疾病。
是什么促成了裸鼹鼠的非凡长寿?
2011年,科学家测序了裸鼹鼠的基因组——这是了解可能导致其非凡长寿因素的第一步。科学家发现,与感觉功能相关的许多基因在它们隔离的洞穴中已经丢失。但他们也发现了可能有助于其长寿或抵抗癌症的显著能力的基因候选者。
对这种单一动物的多年研究表明,极端长寿可能没有单一原因。长寿与具有多种功能的基因相关,并反映了动物的特殊生活方式和环境。让一种动物活得更长的因素可能对另一种动物产生负面影响。
去年发表在《科学》杂志上的一项研究发现,一种作为抵御病原体第一道防线一部分的酶的构建块上的四个变化,帮助裸鼹鼠修复DNA中的突变。携带这些突变的果蝇寿命更长。科学家将裸鼹鼠基因转移到小鼠中,这些小鼠衰老得更健康——更少虚弱,灰发更少,细胞衰老标记减少。但也有不利的一面。
"由于裸鼹鼠能更好地处理DNA损伤——这些是监控病毒感染和外来入侵者进入您细胞的相同信号通路,"未参与《科学》研究的杰克逊实验室遗传学家瑞安·特维(Ryan Tewhey)说,"存在目标冲突。"
格陵兰鲸——修复受损DNA
格陵兰鲸在寒冷的北极水域中游弋超过两个世纪。体重达100吨、长度达19米的庞大身躯展示了一个被称为"佩托悖论"的谜题。寿命长的大型动物实际上应该更容易患癌症——更大的身体意味着更多细胞,这是一个数字游戏:随着时间推移,突变会累积。最终,这些异常细胞可能失控并引发癌症。
但它们并没有。去年发表在《自然》杂志上的一项研究表明,格陵兰鲸细胞能够异常良好地修复DNA,使其遗传密码保持完整而不混乱。首先,鲸鱼遗传密码中的拼写错误随时间累积的速度比其他哺乳动物细胞要慢。
当研究人员试图通过用分子CRISPR剪刀切割DNA来制造损伤时,它们的修复机制比其他哺乳动物更好。某种特定蛋白质似乎促成了这种卓越的修复能力。当科学家增加果蝇中这种蛋白质的产量时,它们寿命更长,对辐射损伤更具抵抗力。
格陵兰鲨——数百年间保持敏锐视力
2016年,科学家使用放射性碳测年法表明,已知最古老的格陵兰鲨年龄为392岁,上下浮动120年。当加州大学欧文分校生理学和生物物理学副教授、研究视力和衰老的多罗塔·斯科沃龙斯卡-克劳奇克(Dorota Skowronska-Krawczyk)看到关于这些鲨鱼的纪录片时,她被它们似乎如何良好地跟随拍摄它们的潜水员所吸引。
长期以来人们一直认为鲨鱼视力差,因为寄生虫附着在它们的眼睛上,而且它们生活在黑暗水域中。"他不可能是盲的,"她想。斯科沃龙斯卡-克劳奇克研究衰老的视觉系统——第一个衰退的感官——并好奇这些鲨鱼实际上能看到多好,以及它们如何在数百年间保持这种能力。
她给哥本哈根大学生物学家约翰·斯特芬森(John Steffensen)发了一封电子邮件,询问他是否有眼睛样本可以给她。他有一些存放在冰柜里,但也承诺下次旅行会提供更多——这需要短信来协调将格陵兰迪斯科岛的鲨鱼眼睛运送到她在加利福尼亚的实验室。
她的团队发现,鲨鱼的眼球尽管超过100岁,却没有任何退化迹象。它们只有杆状细胞——参与光感知的视网膜细胞——而没有参与颜色识别的锥状细胞,这表明对黑暗环境的适应。今年1月发表在《自然通讯》杂志上的研究还发现,参与DNA修复的基因高度活跃,这可能解释了鲨鱼的视力如何能在如此多世纪中保持功能。
"第一个问题是:眼睛看起来是什么样子?有任何退化迹象吗?有什么我们可以从中学习的吗?越来越多的数据导致我们得出结论,这是一个在近200年间保存得极其完好的系统,"斯科沃龙斯卡-克劳奇克说,"这实际上正将我们引向新的治疗方法。"
长寿贝类——防止蛋白质缠绕和结块
去年,一个科学家团队获得了美国国立卫生研究院的资助,用于支持他们对Arctica islandica的研究,这是一种几乎荒谬长寿的贝类。在其厚实、圆润的壳内,这种物种可以长到约四英寸直径,寿命在35至507年之间——埋在北大西洋的泥泞海床上。
贝类与人类健康有什么关系?哈佛医学院遗传学教授马修·哈里斯(Matthew Harris)和格洛斯特海洋基因组学研究所组长斯蒂芬·特雷斯特(Stephen Treaster)特别关注贝类用来抑制或抑制通常随年龄累积变化的遗传和生化策略。
他们特别关注"蛋白质稳态"——蛋白质随着时间保持稳定的能力,而不是像人类许多神经退行性疾病中那样错误折叠并结块。如果他们能够破解贝类如何保护自己免受这些年龄相关变化的影响,他们希望这些发现能提供对人类健康有益的线索。
"当你在科学中发现一些东西时,你会抓住它并看看能走多远,"哈里斯说。目标是"改善健康寿命——我们的组织如何随时间保持自身。...如果我们向贝类提出这些问题,也许可以揭示一些秘密。"
岩鱼——凸显进化适应的重要性
对人类疾病的兴趣将加州大学伯克利分校生物学家彼得·苏德曼特(Peter Sudmant)引向了动物界。癌症、神经退行性疾病、心脏病:衰老是共同的风险因素。他开始研究衰老本身。"我试图找到亲缘关系密切但寿命差异最大的物种,"苏德曼特说。他在海洋中找到了它们。
"岩鱼太疯狂了,"苏德曼特说。数十种岩鱼生活在美国西海岸,寿命在11至200年之间。它们遵循一种被称为"不确定生长"的奇特生长形式,这意味着它们每年变得越来越大。它们没有更年期。一条150岁的黄眼岩鱼一年可以产下150万条幼鱼——苏德曼特称之为"BOFFF"假说——体型大、年龄老、肥胖且具有繁殖力的雌性鱼类为种群贡献了大部分后代。
他的实验室对88种岩鱼的研究表明,参与免疫反应、营养感知和DNA修复的遗传信号通路似乎在寿命更长的岩鱼中发挥着重要作用。然而,他和其他人工作中的更大发现是,"长寿"像裸鼹鼠一样,与其他进化适应交织在一起,使动物能够占据各自的生态位。生活在较深水域的较大岩鱼往往比其较小的亲戚寿命更长。研究人员发现,例如参与体型的基因也与长寿交织在一起。
像该领域的许多人一样,苏德曼特被好奇心和对不同物种如何利用不同分子策略长期健康生活的惊叹所驱动。他指出,针对糖尿病和肥胖的GLP-1药物受到吉拉毒蜥激素的启发。基因编辑背后的引擎CRISPR源自古老细菌的免疫系统。那么,为什么将来不能从岩鱼中获得帮助人类在衰老过程中保持健康的见解呢?
关于作者
卡罗琳·约翰逊(Carolyn Johnson)是科学记者。此前,她报道了健康业务以及消费者如何负担得起医疗保健。电子邮件:carolyn.johnson@washpost.com。Signal:carojo.55
卡蒂·韦尔塔斯(Katty Huertas)是设计师和艺术总监。此前,她在NBC新闻工作,担任《今日》节目的编辑设计师。她曾为Nickelodeon、Adobe、Disney+、HBO Max和《华盛顿邮报》自由工作。
本文最初于2026年3月16日以英文在"Washingtonpost.com"上发表——作为合作的一部分,现翻译后也向IP PEN.MEDIA门户网站的读者提供。
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