長生秘密線蟲基因改良后壽命延長5倍繁殖減少20%

科學(xué)家最新研究表明，通過調(diào)整線蟲體內(nèi)DNA中的幾個(gè)關(guān)鍵基因，其壽命延長5倍，這是一個(gè)巨大的“生命質(zhì)變”：一條普通線蟲僅能存活3-4周，但當(dāng)抑制DAF-2和RSKS-1這兩種特殊基因時(shí)，它能夠存活幾個(gè)月時(shí)間。

科學(xué)家多年前就將這些基因與長壽聯(lián)系起來，他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)這些基因活性作用關(guān)閉時(shí)，線蟲和其他生物的壽命會(huì)延長，然而這些基因衰老過程中的確切作用仍是一個(gè)謎團(tuán)。

目前，研究人員將這兩種基因與線粒體之間的結(jié)合點(diǎn)連接起來，發(fā)現(xiàn)其結(jié)合點(diǎn)像微型發(fā)電站一樣，為人體提供能量。隨著生物體的衰老，線粒體開始出現(xiàn)故障，但是DAF-2和RSKS-1基因靜默之后，似乎能夠延緩這種損傷，并延長壽命，至少在線蟲身體上是這樣的。但只有時(shí)間才能告訴我們，這種抗衰老療法是否適用于包括人類在內(nèi)的哺乳動(dòng)物。

多米諾效應(yīng)

科學(xué)家在20世紀(jì)90年代首次意識到DAF-2基因與衰老現(xiàn)象之間的聯(lián)系，當(dāng)時(shí)研究小組發(fā)現(xiàn)當(dāng)線蟲攜帶變異基因時(shí)，其壽命是正常線蟲的兩倍，這一發(fā)現(xiàn)開啟了衰老研究的新時(shí)代，即一個(gè)由基因及其副產(chǎn)物驅(qū)動(dòng)的時(shí)代。

研究報(bào)告合著作者、加州巴克衰老研究所教授Pankaj Kapahi說：“這就像是該領(lǐng)域的規(guī)則改變者，因?yàn)槿藗冮_始相信單個(gè)基因可以延長壽命。”隨著時(shí)間的推移，研究小組發(fā)現(xiàn)更多的長壽基因，包括RSKS-1基因，但越來越多的證據(jù)表明，這些特殊的基因片段并不是孤立存在的，相反它們與一組其他基因和蛋白質(zhì)協(xié)同工作，觸發(fā)一種稱為“信號通路”的細(xì)胞級聯(lián)活動(dòng)。把信號通路想象成一排排多米諾骨牌，當(dāng)一張骨牌倒下時(shí)，就會(huì)碰倒另一張骨牌，最終引起復(fù)雜的連鎖反應(yīng)。

DAF-2和RSKS-1基因分別位于一個(gè)重要的信號通路—;—;胰島素信號通路，它有助于控制血糖水平和物質(zhì)代謝，同時(shí)，ROR通路能夠改變細(xì)胞構(gòu)建蛋白質(zhì)的方式，從而改變蛋白質(zhì)的生長和增殖，但是科學(xué)家尚不清楚這些途徑如何在一個(gè)衰老有機(jī)體中交叉反應(yīng)。

為了揭曉這種衰老效應(yīng)從何而來，研究人員對基因突變線蟲的細(xì)胞進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)這兩種基因活性作用已被抑制。在蛋白質(zhì)構(gòu)建過程中，細(xì)胞可以利用各種機(jī)制增加或者減少特定蛋白質(zhì)的產(chǎn)生，研究小組發(fā)現(xiàn)，在變異線蟲體內(nèi)，細(xì)胞生成一種叫做“細(xì)胞色素C”的蛋白質(zhì)副本，其數(shù)量遠(yuǎn)低于正常線蟲。

線粒體的具體作用

細(xì)胞色素C出現(xiàn)在線粒體內(nèi)膜上，幫助負(fù)電荷電子穿過該結(jié)構(gòu)，負(fù)電荷電子在蛋白質(zhì)之間的轉(zhuǎn)移可使線粒體產(chǎn)生能量，但在突變線蟲中，細(xì)胞色素C應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)缺口，由于無法像正常情況那樣高效制造燃料，線粒體會(huì)降低能量產(chǎn)生，轉(zhuǎn)而專注于修復(fù)受損組織。

隨著能量存儲(chǔ)下降，一種叫做AMPK的燃料感應(yīng)酶開始加速，幫助線蟲轉(zhuǎn)換成一種更有效的能量代謝形式，這一系列復(fù)雜事件最終產(chǎn)生一種長壽線蟲，其體內(nèi)細(xì)胞可保持健康狀態(tài)，直到年老時(shí)基本沒有損傷。

隨著年齡的增長，蛋白質(zhì)將受到損害，如果一些與基因相關(guān)的通路受抑制而關(guān)閉，你就會(huì)觀察到蛋白質(zhì)受損更小，此外，研究表明，某些身體組織，例如：肌肉和大腦組織，只要這些通路關(guān)閉，這些身體組織可能會(huì)更加健康。

長壽線蟲對人類的啟發(fā)

總體而言，這種基因改良線蟲為了修復(fù)老化細(xì)胞，減少了蛋白質(zhì)和能量產(chǎn)生，具體來講，動(dòng)物生殖細(xì)胞中缺少細(xì)胞色素C在該過程中起到關(guān)鍵作用。研究報(bào)告作者稱，可能是線蟲在低能量模式下暫停了與繁殖相關(guān)的過程。

當(dāng)生物體進(jìn)入饑餓模式，它們也會(huì)做出類似的反應(yīng)，如果沒有充足的營養(yǎng)，細(xì)胞將對身體發(fā)送信號，提示繁殖后代“暫停一段時(shí)間”，上世紀(jì)90年代科學(xué)家對衰老線蟲的研究也支持了這一觀點(diǎn)，在該項(xiàng)研究中，基因變異線蟲的壽命是正常線蟲的兩倍，但它們的后代數(shù)量也減少了五分之一。

線蟲的衰老過程并不單純是一個(gè)被動(dòng)過程，它似乎涉及一些混亂的生物學(xué)通路，這些通路共同作用于調(diào)節(jié)新陳代謝、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和潛在的繁殖后代。雖然類似線蟲的基因機(jī)制也存在于人體，但科學(xué)家仍不知道是否衰老進(jìn)程能在這兩種生物體以同樣的方式進(jìn)行，如果存在差異的話，那就是人類的衰老過程可能更加復(fù)雜。

雖然抑制胰島素和TOR信號通路似乎能夠延長線蟲壽命，但科學(xué)家不知道人類通過該方式是否能實(shí)現(xiàn)長壽，亟待更多的試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，如果哺乳動(dòng)物體內(nèi)也有類似的能力，那么藥物干預(yù)就變得可行了，換句話說，首先在線蟲身體上進(jìn)行的抗衰老實(shí)驗(yàn)必須在哺乳動(dòng)物身體上重復(fù)進(jìn)行，之后才能知道該方案是否能在人類身體奏效。與衰老相關(guān)的基因通路開關(guān)似乎是線蟲所獨(dú)有的，但如果我們不提這些問題，我們就永遠(yuǎn)不會(huì)知道它的功能。