科学家可能需要重新思考哪些基因控制衰老

研究人员给果蝇喂食抗生素，并监测科学家传统上认为控制衰老的数百个基因的生命活动。令他们惊讶的是，抗生素不仅延长了苍蝇的寿命，而且还极大地改变了许多这些基因的活性。他们的结果表明，传统上与衰老相关的基因中，只有30%左右的基因决定了动物的内部生物钟，而其余的基因则反映了人体对细菌的反应。

　　

几十年来，科学家们一直在研究一份常见衰老基因的清单。这些基因被认为控制着整个动物王国的衰老过程，从线虫到小鼠再到人类。”“我们震惊地发现，这些基因中只有大约30%可能直接与衰老过程有关。我们希望这些结果将帮助医学研究人员更好地理解几种年龄相关疾病背后的力量。”

结果纯属偶然。吉尼格博士的团队研究了一种果蝇衰老遗传学。此前，该团队展示了过度活跃的免疫系统是如何在神经损伤中发挥关键作用的，而神经损伤是几种老年大脑疾病的基础。然而，该研究并没有检验细菌在这一过程中可能发挥的作用。

为了验证这一想法，他们用抗生素喂养新生雄性果蝇，以防止细菌生长。起初，他们认为抗生素几乎没有效果。但是，当他们看到结果时，他们看到了一些有趣的东西。抗生素将果蝇的寿命延长了约6天，从对照组的57天延长到治疗组的63天。

“这对果蝇来说是一个巨大的年龄飞跃。对于人类来说，这相当于增加了大约20年的寿命，”Arvind Kumar Shukla博士说，他是Giniger博士团队的博士后研究员，也是这项研究的主要作者。“我们完全措手不及，这让我们想知道为什么这些果蝇过了这么长时间才死。”

Shukla博士和他的同事们在果蝇的基因中寻找线索。特别地，他们使用先进的基因技术来监测10天、30天和45天龄苍蝇头部的基因活动。在之前的一项研究中，该团队发现了苍蝇的年龄和几种基因的活动之间的联系。在这项研究中，他们发现用抗生素饲养果蝇打破了许多这些联系。

总体而言，喂食抗生素的果蝇的基因活性随年龄变化不大。不管它们的实际年龄如何，经过处理的果蝇在基因上看起来就像30天前的对照组果蝇。这似乎是因为研究人员调查的约70%的基因的活动呈直线，其中许多被认为控制衰老。

“一开始，我们很难相信这个结果。这些基因中有许多是衰老的经典标志，但我们的研究结果表明，它们的活动更多地是细菌存在的功能，而不是衰老过程，”Shukla博士说。

值得注意的是，这包括控制压力和免疫的基因。研究人员测试了抗生素对这些基因的影响，他们让一些苍蝇饿死，或让其他苍蝇感染有害细菌，但没有发现明显的趋势。在某些年龄阶段，抗生素帮助果蝇在饥饿或感染后存活的时间长于正常年龄，而在其他年龄阶段，抗生素要么没有作用，要么降低了存活的几率。

进一步的实验支持了这一结果。例如，研究人员在没有抗生素的完全无菌环境中饲养果蝇，以阻止细菌的生长，他们在基因活动方面看到了类似的结果。当他们重新分析另一项用抗生素饲养果蝇的研究的数据时，也发现了类似的趋势。抗生素再次切断了衰老和贺氏基因活动之间的许多联系。

最后，研究小组在他们分析的剩下的30%的基因中找到了抗生素延长果蝇寿命的解释。简而言之，在喂食抗生素的果蝇中，这些基因的活性随年龄变化的速度比正常情况下要慢。

有趣的是，已知这些基因中有很多控制着睡眠-觉醒周期、气味的检测和外骨骼的维护，即包裹着苍蝇的脆脆的外壳。关于睡眠-觉醒周期的实验支持了这些基因和衰老之间的联系。清醒果蝇的活性随着年龄的增长而下降，而用抗生素治疗果蝇后，这一趋势得到了增强。

Giniger博士说:“我们发现，实际上有一些基因可以调节人体内部的生物钟。”“未来，我们计划找到真正与衰老过程相关的基因。如果我们想对抗衰老，那么我们需要精确地知道哪些基因在设定生物钟。”

Journal Reference:

Arvind Kumar Shukla, Kory Johnson, Edward Giniger. Common features of aging fail to occur in Drosophila raised without a bacterial microbiome. iScience, 2021; 24 (7): 102703 DOI: 10.1016/j.isci.2021.102703,