114名科学家Science发布关于长寿的最大研究,揭示了衰老的秘密

【字体: 时间:2022年06月25日 来源:Science

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  由宾夕法尼亚州立大学(Penn State)和东北伊利诺伊大学(Northeastern Illinois University)领导的一个114名科学家组成的国际研究小组报告了迄今为止世界范围内最全面的关于爬行动物和两栖动物衰老和寿命的研究。在他们的许多发现中,他们首次记录了海龟、鳄鱼和蝾螈的衰老率特别低,并根据其体型延长了寿命。研究小组还发现,保护性表型,如大多数海龟物种的硬壳,有助于减缓衰老,在某些情况下甚至是发生“微不可见的衰老”。

  
   

Turtle in water    

图片:一只彩绘龟(Chrysemys picta)的照片,这是一种广泛分布于北美的淡水龟。

图片来源:Beth A. Reinke,东北伊利诺伊大学

190岁的塞舌尔巨龟乔纳森最近因成为“世界上现存最长寿的陆地动物”而上了新闻。尽管像这样的轶事证据表明,一些种类的海龟和其他变温动物(或“冷血”动物)寿命很长,但证据并不完整,而且这主要集中在生活在动物园里的动物或少数生活在野外的个体。

现在,一个由宾夕法尼亚州立大学和东北伊利诺伊大学领导的114名科学家组成的国际团队报告了迄今为止最全面的老龄化和寿命研究,其中包括从世界各地77种爬行动物和两栖动物的107个种群的野外收集的数据。

在他们今天(6月23日)发表在《科学》杂志上的许多发现中,研究人员首次记录了海龟、鳄鱼和蝾螈的衰老率特别低,并根据它们的体型延长了寿命。研究小组还发现,保护性表型,如大多数海龟物种的硬壳,有助于减缓衰老,在某些情况下甚至是“微不可见的衰老”,或没有发生生物衰老。

宾夕法尼亚州立大学野生动物种群生态学的高级作者和副教授David Miller说:“坊间证据表明,一些爬行动物和两栖动物衰老缓慢,寿命长,但直到现在,还没有人在野外的众多物种中进行过大规模的研究。”“如果我们能理解是什么让一些动物衰老得更慢,我们就能更好地理解人类的衰老,我们也可以为爬行动物和两栖动物的保护策略提供信息,因为其中许多受到威胁或濒临灭绝。”

在他们的研究中,研究人员应用了比较系统发育方法——能够调查生物的进化——来标记-重获数据,这种数据将动物捕获,标记,放回野外并观察。他们的目标是分析与恒温动物(温血动物)相比,野外变温动物衰老和寿命的变化,并探索之前与衰老相关的假设——包括体温调节模式和存在或不存在保护性的物理特征。

Miller解释说,“体温调节模式假说”表明,变温动物比恒温动物衰老得更慢,因为它们需要外部温度来调节自己的体温,因此新陈代谢更慢,恒温动物会自己产生热量,新陈代谢更高。

Miller说:“例如,人们倾向于认为,老鼠衰老得快是因为它们的新陈代谢旺盛,而海龟衰老得慢是因为它们的新陈代谢旺盛。”

然而,该团队的研究结果表明,变温动物的衰老速度和寿命范围既高于也低于相同体型的恒温动物的已知衰老速度,这表明动物调节体温的方式——冷血动物vs温血动物,并不一定表明其衰老速度或寿命。

Miller说:“我们没有找到支持更低的代谢率意味着变温动物衰老更慢这一观点的证据。”“这种关系只适用于海龟,这表明海龟在变温动物中是独一无二的。”

保护性表型假说认为,具有提供保护作用的物理或化学特征的动物——如盔甲、脊椎、壳或毒液——衰老较慢,寿命更长。该团队记录了这些保护性特征,确实使动物衰老得更慢,在物理保护的情况下,比那些没有保护性表型的动物活得更长。

密歇根州立大学综合生物学教授、合著者Anne Bronikowski说:“这可能是因为它们改变了的形态,用坚硬的外壳提供了保护,并促进了它们生命历史的进化,包括微小的衰老和超长的寿命。”

第一作者、东北伊利诺伊大学生物学助理教授Beth Reinke进一步解释说:“这些各种各样的保护机制可以降低动物的死亡率,因为它们不会被其他动物吃掉。因此,他们更有可能活得更久,这对延缓衰老施加了压力。我们在海龟身上发现了对保护性表型假说的最大支持。这再次表明,作为一个群体,海龟是独一无二的。”

有趣的是,研究小组观察到,在每个变温动物群体中,包括青蛙和蟾蜍、鳄鱼和乌龟,至少有一个物种的衰老可以忽略不计。

Reinke说:“说它们根本不会变老听起来很夸张,但基本上,一旦它们过了繁殖期,它们死亡的可能性不会随年龄而改变。”

“可以忽略不计的衰老意味着,如果一只动物在10岁时死亡的几率是1%,如果它活到100岁,它的死亡几率仍然是1%。相比之下,在美国成年雌性动物中,10岁时死亡的风险约为2500分之一,80岁时死亡的风险约为24分之一。当一个物种表现出微不足道的衰老(退化)时,衰老就不会发生。”

Reinke指出,该团队的这项新研究之所以可行,是因为来自世界各地研究各种物种的大量合作者的贡献。

她说:“能够把这些多年来研究各自物种的作者聚集在一起,使我们有可能得到基于种群数据而不仅仅是单个动物的衰老率和寿命更可靠的估计。”

Bronikowski补充说:“了解动物衰老的比较情况可以揭示灵活的特征,这些特征可能会成为与人类衰老相关的生物医学研究的有价值的目标。”

原文标题:

Diverse aging rates in ectothermic tetrapods provide insights for the evolution of aging and longevity


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