巨型陆龟的寿命特别长,通常比人类活得还久。为了研究它们为什么能活这么长,科学家Awe研究了一只名叫乔纳森的亚达伯拉象龟的DNA和甲基化组,这只龟估计有192岁了。
通过和其他巨型陆龟(比如亚达伯拉象龟和阿宾登岛象龟)比较,科学家发现乔纳森在跟衰老有关的基因通路上有一些特别的变异,特别是跟DNA修复和端粒调控有关的基因。
和一只5岁的亚达伯拉象龟相比,乔纳森的DNA甲基化和甲基化熵(一种衡量DNA变化程度的指标)发生了明显的变化,这些变化和他的高龄是一致的。
特别有趣的是,科学家发现乔纳森的甲基化组中,那些变化较小的区域里有很多跟电子传递链有关的基因。这说明这些基因的高精度转录可能对超长寿命非常重要。
基于这些发现,科学家提出了一个长寿抗衰老模型:
论文点击标题,声明:加州大学董事会是表观遗传生物标记专利和专利申请的唯一所有者,Steve Horvath 是这些专利的指定发明人;SH 是授权这些专利的非营利性表观遗传时钟发展基金会的创始人和付费顾问。SH 是剑桥科学研究所 Altos 实验室的首席研究员。
什么是低甲基化熵?
低甲基化熵(Low Methylation Entropy)是指DNA甲基化模式在细胞或生物体中表现出较高的稳定性和一致性。
甲基化是DNA上的一种化学修饰,通常发生在胞嘧啶(Cytosine)上,形成5-甲基胞嘧啶(5mC)。这种修饰可以影响基因的表达,而不改变DNA序列本身。
甲基化熵(Methylation Entropy)是一个用来衡量DNA甲基化模式多样性和复杂性的指标。熵值越高,表示甲基化模式越多样、越不稳定;熵值越低,则表示甲基化模式越一致、越稳定。
低甲基化熵意味着:
- 甲基化模式稳定:DNA甲基化在细胞或生物体中保持较高的稳定性,变化较少。
- 基因表达调控有序:低熵通常与基因表达的精确调控相关,可能有助于维持细胞的正常功能和长寿。
- 与长寿相关:在一些长寿生物(如巨型陆龟)中,低甲基化熵可能与其极长的寿命有关,因为它可能帮助维持关键基因(如参与能量代谢的基因)的高保真转录和功能。
网友:
通常,人们误以为,乌龟寿命长是因为它不太动,这为人们不愿意运动找到了借口,当然过度运动也会折寿,但是这两种看似矛盾背后的本质是一致的:
乌龟安静不动,是因为它的线粒体产生能量效率高,不需要过于勤快地觅食,吃一点点就能维持身体代谢,基因表达控制精准。
而蝙蝠类则经常飞行觅食,有一对巨大翅膀,如同人类有健美的肌肉一样,这些也是表示线粒体产生能量效率高,人类不需要靠体力觅食,因此需要无氧运动或适度慢跑等有氧运动保持线粒体旺盛。
所以,背后根本机制是:线粒体产生能量效率高。
而为了让线粒体产生能量效率高,必须保证产生能量的各个关键部位精准工作,类似钟表内部件需要精确一致,这样时钟才能不快不慢,误差几乎忽略不计,人类的表观遗传时钟也是类似,需要基因表观表达的各个基因部件类似钟表机械部件一样精准。
这就是低甲基化熵!
因此,为了获得健康地长寿,锻炼、饮食和补剂是三个不可缺少环境,目标是保证基因调控精准,能够吃很少食物就能获得维持身体代谢,不会过多,过多反而损害自身,这是断食能长寿的一个原因。
总之,可能不存在一个奇点,或一个神奇药丸,一下子让人长寿,不同人长寿方案不同,因为每个人生活的环境上下文不同,线粒体为了应对不同环境,都能采取分而治之方式演化成不同的线粒体结构。
虽然没有一件衣服适合所有人,没有一个解决方案适合所有人健康长寿,但是总体目标是一致的。
总体目标是:低甲基化熵 =》DNA强修复 =》线粒体产生能量效率高
这就是长寿分而治之的总体目标,把与线粒体有关的能量产生这条通路上基因开关都要保证精准,不能生锈,通过锻炼补剂修复坏开关。
否则,切个开关要费半天劲,合上还不能精准合上,无法保证要么是0要么是1,需要像数字电路那样精准控制。