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在一种相貌甚至有些丑陋的啮齿类动物身上,我们几乎看不见癌症、衰老的踪影。  这种没有长毛、满身褶皱的啮齿动物就是裸鼹鼠,它们主要生活在非洲东部的沙漠地带。裸鼹鼠是哺乳动物中,仅有的两种真社会性(Eusociality)动物之一(另一类是达马拉兰鼹鼠):它们具有高度组织化的社会结构,与蜜蜂类似,群落由唯一的裸鼹鼠女王和几只雄裸鼹鼠履行繁殖使命,底层裸鼹鼠没有生殖能力,沦为工鼠。&...
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这种难看的动物,将为人类找到长寿之道?

日期: 2018-02-28
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这种难看的动物,将为人类找到长寿之道? 

在一种相貌甚至有些丑陋的啮齿类动物身上,我们几乎看不见癌症、衰老的踪影。 

 

这种没有长毛、满身褶皱的啮齿动物就是裸鼹鼠,它们主要生活在非洲东部的沙漠地带。裸鼹鼠是哺乳动物中,仅有的两种真社会性(Eusociality)动物之一(另一类是达马拉兰鼹鼠):它们具有高度组织化的社会结构,与蜜蜂类似,群落由唯一的裸鼹鼠女王和几只雄裸鼹鼠履行繁殖使命,底层裸鼹鼠没有生殖能力,沦为工鼠。

 

这种相貌奇特、丑陋中透露着一丝萌感的小动物,有着比外形更为独特的生物学特征。在无氧条件下,它们可以转而代谢果糖,从而在无氧条件下能存活18分钟之久;由于看似微小的突变,它们失去了部分痛觉;雄性裸鼹鼠的精子质量很差,却依然能顺利繁衍。而它们最令人惊叹的特征,则是几乎不得癌症,并且可能从不衰老。

 

永不衰老?

 

一般而言,啮齿动物的预期寿命,与其体积大小呈正相关。例如,仓鼠一般寿命为2~3年,普通的小鼠寿命不超过4年,松鼠为5~10年。根据这一规律,裸鼹鼠的寿命应在6年左右。但裸鼹鼠的真实寿命着实令人震惊:在圈养条件下,它们可以存活30年以上,远超同类;在野外环境中,裸鼹鼠也能生存17年。

 

裸鼹鼠的长寿之谜吸引了众多科学家的关注,生物学家Rochelle Buffenstein就是其中一员。Buffenstein任职于谷歌旗下的Calico生物技术公司,该公司主要研究癌症与衰老,而裸鼹鼠自然成了Buffenstein的研究对象。Buffenstein研究这类小动物已经超过30年,毫不夸张地说,她一生都在收集数据。她先后记录了3000多只裸鼹鼠的出生日期和死亡时间,以及是否因为实验而死亡、是否转送给了其他研究人员。

 

在研究过程中,Buffenstein发现了令人震惊的结论:裸鼹鼠的生长与预测哺乳动物死亡率的冈珀茨(Gompertz)模型相悖。

 

1825年,英国数学家Benjamin Gompertz发现,哺乳动物死亡的风险随着年龄呈指数增长。以我们人类为例,到达30岁后,人类的死亡率每8年提高大约一倍。这项符合衰老趋势的冈珀茨模型几乎适用于哺乳动物,但Buffenstein发现,裸鼹鼠是个例外。裸鼹鼠在6个月大时性成熟,在此之后,它们余生中每一天的死亡率都稳定在万分之一附近。随着年龄增长,其死亡率非但没有出现指数增长,反而有所下降。如果说90岁老人的死亡风险低于30岁的青年人,这显然荒谬无比;但在裸鼹鼠身上,这或许就是事实。

 

此前的研究发现,裸鼹鼠的DNA修复能力极强,且伴侣蛋白(chaperones)含量高,这种蛋白能避免其他蛋白出现折叠错误。Buffenstein认为,这可能是裸鼹鼠不会随年龄增长而出现身体机能退化的关键:“与其他动物不断积累错误不同,这种动物能一直保持‘房屋’的干净与整洁。”

 

南加州大学的生物学家Caleb Finch则提出了不同的看法,他认为Buffenstein的结论存在过度解读。Finch指出,由于大多数裸鼹鼠都死于实验目的而无法存活至自然死亡,或是被转移至其他实验室,上述研究中年龄在15岁以上的裸鼹鼠只有不到50只(目前Buffenstein实验室中裸鼹鼠的最大年龄是35岁)。Finch认为,需要更多、更年老的裸鼹鼠来确定结论的正确性。但Buffenstein认为,裸鼹鼠的衰老与典型的哺乳动物衰老模型都不同,她的数据足够具有代表性。

 

利物浦大学的老年病学家João Pedro De Magalhães则认为,现在断定裸鼹鼠不会衰老还为时过早。一种可能性是,裸鼹鼠也会衰老,只是其衰老开始的时间远迟于其他哺乳动物。德国莱布尼兹研究院衰老研究所的生物学家Matthias Platzer也提出类似的问题,他认为裸鼹鼠20或30岁时身体上的变化,是解决这个问题的关键。“也许衰老发生得非常快,以至于Buffenstein难以收集到这类数据。”

 

与癌症绝缘

 

裸鼹鼠是否能避免衰老还有待确认,而它们另一项令人类羡慕的机能——几乎不患癌症,则已经得到证实。在此前的一项研究中,罗切斯特大学的分子和细胞生物学家Vera Gorbunova找出了裸鼹鼠不得癌症的分子机制。

 

在这项发表于Nature的研究中,Gorbunova和同事将裸鼹鼠细胞放置在培养皿中,他们发现这些细胞彼此不会聚集在一起,且随着时间增加,培养皿中的内容物变得愈加粘稠。这种细胞接触后生长被阻止的过程叫做接触抑制,是一种癌细胞缺少的强大的抗癌机制。而在去除粘性物质后,细胞开始聚集成团块,这意味着,这时的裸鼹鼠细胞具备了形成肿瘤的潜能,而那些粘性分泌物,很可能正是裸鼹鼠抑制肿瘤的关键。

 

进一步的研究显示,这些粘性物质是细胞生成的透明质酸(hyaluronan)。透明质酸存在于所有动物中,是皮肤和软骨的重要组分。而裸鼹鼠体内透明质酸的含量更高,其分子大小也是小鼠、大鼠、人体中的5倍。这是由于裸鼹鼠体内分解透明质酸的酶活性较低,因此高分子透明质酸得以积累。在随后的研究中,他们用导致小鼠患癌的病毒蛋白刺激裸鼹鼠的细胞后,并没有观察到裸鼹鼠细胞的疯狂生长。当他们抑制透明质酸的产生或提高分解酶的活性时,肿瘤开始形成。研究者怀疑,高浓度的透明质酸或许一直都在抑制细胞快速分裂、防止细胞过剩,抑制癌细胞的生长和扩散,从而起到抗癌的作用。

 

加利福尼亚大学旧金山分校的癌症生物学家Carlo Maley称,如果我们能增加人体中透明质酸的含量,或是减少酶对透明质酸的分解,或许能找到抑制癌症的方法。在他看来,下一步的研究,需要将裸鼹鼠体内与透明质酸相关的基因导入小鼠体内,从而观察这些转基因小鼠能否抵御癌症。

 

纵使裸鼹鼠与癌症绝缘,也不会出现其他慢性疾病,如糖尿病、阿尔茨海默病,甚至可能不会出现衰老,但它们最终也会走向死亡。那么,裸鼹鼠真正的死因都是什么呢?在野外环境中,裸鼹鼠通常死于天敌攻击、饥饿、缺水或是感染。而在实验室中,裸鼹鼠的死因却难以寻觅。Buffenstein通过尸检发现,裸鼹鼠的主要症状是口疮,这意味着它们难以进食、饮水、产生足量唾液,并且遭受感染。但它们真正的死因是什么、其寿命为什么难以更进一步,仍有待进一步破解。值得高兴的是,在全球主要的裸鼹鼠实验室中,关于裸鼹鼠的数据都是公开的。避免疾病、延长寿命的愿望,将驱使各地科学家继续破解这种奇特动物的奥秘。

 

编译 周盈宵

审校 吴非

 

转自:环球科学

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