突變頻率越高物種壽命越短

科技日報北京4月19日電  (實習記者張佳欣)這是一個困擾科學家多年的謎團——為什么不同的動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歲時死亡，裸鼴鼠的成年個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》雜志上的一項研究，分析了從老鼠到長頸鹿的16種哺乳動物的基因組。研究證實，一個物種的壽命越長，基因突變發(fā)生的速度就越慢，每年發(fā)生的突變越少。

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

自20世紀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，在實踐中觀察它們?nèi)匀挥须y度。其中一個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物盡管擁有更多的細胞，但患癌癥的風險并不高。

在這項新的研究中，研究人員對16種哺乳動物的樣本進行了全基因組測序，這些哺乳動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)的所有物種的體細胞突變都是由類似的機制引起的。隨著時間的推移，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，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個個體中收集了樣本，統(tǒng)一從結(jié)腸隱窩組織中獲取上皮細胞進行單細胞測序分析。

研究發(fā)現(xiàn)，體細胞突變隨著時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，但突變是由相似機制引起的。

該發(fā)現(xiàn)為體細胞突變在衰老過程中可能起作用提供了證據(jù)，即隨著每個物種壽命的延長，體細胞突變率下降。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)體細胞突變率和體重之間沒有顯著聯(lián)系。

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

作者：張佳欣

責編：盧智彬

來源：科技日報