不同的非洲鳉魚種類的壽命有很大的不同——從幾個(gè)月到幾年不等?？坡●R克斯·普朗克衰老生物學(xué)研究所的科學(xué)家們研究了自然界中不同的壽命是如何進(jìn)化的，并發(fā)現(xiàn)了一種基本機(jī)制，通過(guò)這種機(jī)制，有害的突變會(huì)在基因組中累積，導(dǎo)致魚類快速衰老并變得短命。在人類中，變異主要集中在老年活躍的基因中。

    自然界的物種在壽命上有很大的不同，從幾小時(shí)就成年的蜉蝣到幾百年的鯨魚。自然選擇應(yīng)該傾向于長(zhǎng)壽，因?yàn)樵瓌t上長(zhǎng)壽會(huì)導(dǎo)致更多的后代和更高繁殖機(jī)會(huì)繁殖，把遺傳基因給下一代。但是為什么短命的物種會(huì)進(jìn)化呢？為了回答這個(gè)問(wèn)題，來(lái)自馬克斯·普朗克衰老生物學(xué)研究所Dario Valenzano小組的Rongfeng Cui調(diào)查了非洲 鳉魚家族。

    非洲 鳉魚生活在各種各樣的棲息地，從熱帶雨林到干燥的稀樹大草原森林。根據(jù)環(huán)境中可用的水，它們的壽命是長(zhǎng)是短。這種巨大的多樣性構(gòu)成了不同生命周期策略的自然實(shí)驗(yàn)，使 鳉魚成為研究生命歷史進(jìn)化的獨(dú)特系統(tǒng)。

帶有有害突變的擴(kuò)增基因組

    研究人員測(cè)序并分析了45種非洲鳉魚的基因組，并比較了短命和長(zhǎng)壽物種的基因組。他們發(fā)現(xiàn)，短命的物種有一個(gè)擴(kuò)展的基因組，基因之間和基因內(nèi)部充滿了高度冗余的DNA序列。此外，短命魚類的基因組會(huì)積累有害的突變。有害的突變發(fā)生在整個(gè)基因組中，包括編碼魚類中心過(guò)程的基因，如DNA修復(fù)、代謝控制、線粒體功能和其他已知的衰老基因。

    "這些魚看起來(lái)并不是短命的，因?yàn)槎堂鼘?duì)它們有好處，也不是因?yàn)樗鼈冞m應(yīng)了環(huán)境。事實(shí)上，在更長(zhǎng)的雨季里，它們?cè)瓌t上可以活得更長(zhǎng)并且繼續(xù)繁殖。相反，自然選擇對(duì)重要的晚年基因的作用沒(méi)有那么有效。當(dāng)你年老時(shí)，一個(gè)突變是否會(huì)讓你生病并不重要，因?yàn)槟阋呀?jīng)繁殖并將這個(gè)突變傳遞給你的后代。我們發(fā)現(xiàn)，這個(gè)基本原理解釋了擴(kuò)大的基因組和短命鯰魚有害突變的積累。"

人類基因組

    在人類基因組中，研究人員可以觀察到積累有害突變的基因與衰老高度相關(guān)。"我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一個(gè)基因被表達(dá)時(shí)，它的突變負(fù)擔(dān)是密切相關(guān)的。換句話說(shuō)，晚年表達(dá)的基因更有可能攜帶有害的基因變異。"研究人員發(fā)現(xiàn)了許多符合這一標(biāo)準(zhǔn)但還不知道與衰老過(guò)程有關(guān)的基因。這些基因在未來(lái)的衰老研究中可能會(huì)很有趣。

參考資料：

Rongfeng Cui et al. Relaxed Selection Limits Lifespan by Increasing Mutation Load， Cell (2019). DOI： 10.1016/j.cell.2019.06.004