科技日报记者 张梦然
190岁高龄的塞舌尔巨龟“乔纳森”最近因成为“世界上现存最古老的陆地动物”而登上新闻。虽然像这样的轶事证据表明某些海龟和其他变温动物(或“冷血”动物)活得很长,但证据仍然参不充分,主要集中在生活在动物园的动物或少数生活在野外的个体上。现在,由美国宾夕法尼亚州立大学和东北伊利诺伊大学领导的一个百人国际团队,报告了迄今为止最全面的衰老和长寿研究成果,其中包括在野外收集的来自全球77种爬行动物和两栖动物的107个种群的数据。
《科学》杂志23日公开的报告中,研究人员记录到海龟、鳄鱼和蝾螈的衰老率特别低。研究人员发现,保护性表型,如大多数海龟物种的硬壳,有助于减缓衰老,在某些情况下其衰老甚至“可忽略不计”。
锦龟的照片,这是一种分布在北美的淡水龟。 图源 :贝斯·A·莱因克/东北伊利诺伊大学
“有证据表明,一些爬行动物和两栖动物衰老缓慢且寿命长,但到目前为止,还没有人真正在野外的众多物种中进行过大规模研究。”宾夕法尼亚州立大学野生动物种群生态学副教授大卫·米勒说,“如果我们能理解是什么让一些动物衰老得更慢,我们就可更好地了解人类的衰老,并且为濒危的爬行动物和两栖动物的保护策略提供信息”。
研究人员应用了研究生物体进化的比较系统发育方法,来标记重新获取的数据,即动物被捕获、标记、释放回野外并观察。他们的目标是分析与恒温动物(温血动物)相比,野外变温衰老和寿命的变化,并探索以前与衰老相关的假设,包括体温调节模式以及是否存在保护性身体特征。
米勒解释说,体温调节模式假说表明,变温动物因为需要外部温度来调节体温,因此通常具有较低的新陈代谢,比吸热动物衰老得更慢,吸热动物在内部产生自己的热量并具有更高的新陈代谢。例如,人们倾向于认为,老鼠衰老得很快,因为它们有很高的新陈代谢,而海龟衰老缓慢是因为它们的新陈代谢低。
然而,研究结果表明,变温动物的衰老速度和寿命远高于和低于类似大小的吸热动物的已知衰老速度,这表明动物调节温度的方式——冷血与温血并不必然表明其衰老速度或寿命。“我们没有找到较低代谢率意味着变温动物衰老较慢的支持证据。”米勒说,“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” 。
保护性表型假说表明,具有赋予保护作用的物理或化学特征,如盔甲、刺、贝壳或毒液的动物衰老速度较慢且寿命更长。研究小组证明,这些保护性特征确实使动物衰老得更慢,并且在物理保护的情况下,它们比没有保护性表型的动物活得更长。
论文共同资深作者、密歇根州立大学综合生物学教授安妮·布罗尼科夫斯基指出,“这可能是它们用硬壳改变的形态提供了保护,并促成了它们生活史的演变,包括可忽略不计的衰老以及异常的长寿”。
论文第一作者、东北伊利诺伊大学生物学助理教授贝斯·莱因克进一步解释说:“这些不同的保护机制可降低动物的死亡率,因为它们不会被其他动物吃掉。因此,它们更有可能活得更久,这给衰老带来更慢的压力。我们发现了对海龟保护表型假说的最大支持证据。这再次表明,作为一个群体,海龟是独一无二的。”
有趣的是,研究小组观察到每个变温组中至少一个物种的衰老可忽略不计,包括青蛙、蟾蜍、鳄鱼和海龟。“说他们根本没有衰老听起来很戏剧化,但基本上一旦过了繁殖期,它们死亡的可能性不会随着年龄的增长而改变。”莱因克说。
米勒补充说,“可忽略不计的衰老意味着,如果动物在10岁时一年内死亡的几率为1%,如果它在100岁时还活着,它的死亡几率仍然是1%。相比之下,在美国的成年女性中,10岁时一年内死亡的风险约为 2500分之一,80岁时死亡的风险约为24分之一。当一个物种表现出可忽略不计的衰老(退化)时,衰老就不会发生。 ”
莱因克指出,这一新颖研究之所以成为可能,是因为来自世界各地研究多样物种的大量合作者的贡献。“能够将这些从事多年研究工作的人们聚集在一起,使我们获得这些更可靠的衰老率和寿命估计,这些估计是基于种群数据而不仅仅是个体动物”。
布罗尼科夫斯基补充说:“比较动物衰老的情况可揭示灵活的特征,这些特征可能是与人类衰老相关的生物医学研究的有价值目标。”
伊比利亚树蛙 (Hyla molleri) 图源:伊尼戈·马丁内斯-索拉诺
大蜥蜴 (Sphenodon punctatus) 图源:莎拉·拉马尔
编辑:王宇
审核:岳靓
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