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在一種相貌甚至有些丑陋的嚙齒類動(dòng)物身上,我們幾乎看不見(jiàn)癌癥、衰老的蹤影。?
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這種沒(méi)有長(zhǎng)毛、滿身褶皺的嚙齒動(dòng)物就是裸鼴鼠,它們主要生活在非洲東部的沙漠地帶。裸鼴鼠是哺乳動(dòng)物中,僅有的兩種真社會(huì)性(Eusociality)動(dòng)物之一(另一類是達(dá)馬拉蘭鼴鼠):它們具有高度組織化的社會(huì)結(jié)構(gòu),與蜜蜂類似,群落由唯一的裸鼴鼠女王和幾只雄裸鼴鼠履行繁殖使命,底層裸鼴鼠沒(méi)有生殖能力,淪為工鼠。
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這種相貌奇特、丑陋中透露著一絲萌感的小動(dòng)物,有著比外形更為獨(dú)特的生物學(xué)特征。在無(wú)氧條件下,它們可以轉(zhuǎn)而代謝果糖,從而在無(wú)氧條件下能存活18分鐘之久;由于看似微小的突變,它們失去了部分痛覺(jué);雄性裸鼴鼠的精子質(zhì)量很差,卻依然能順利繁衍。而它們最令人驚嘆的特征,則是幾乎不得癌癥,并且可能從不衰老。
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永不衰老?
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一般而言,嚙齒動(dòng)物的預(yù)期壽命,與其體積大小呈正相關(guān)。例如,倉(cāng)鼠一般壽命為2~3年,普通的小鼠壽命不超過(guò)4年,松鼠為5~10年。根據(jù)這一規(guī)律,裸鼴鼠的壽命應(yīng)在6年左右。但裸鼴鼠的真實(shí)壽命著實(shí)令人震驚:在圈養(yǎng)條件下,它們可以存活30年以上,遠(yuǎn)超同類;在野外環(huán)境中,裸鼴鼠也能生存17年。
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裸鼴鼠的長(zhǎng)壽之謎吸引了眾多科學(xué)家的關(guān)注,生物學(xué)家Rochelle Buffenstein就是其中一員。Buffenstein任職于谷歌旗下的Calico生物技術(shù)公司,該公司主要研究癌癥與衰老,而裸鼴鼠自然成了Buffenstein的研究對(duì)象。Buffenstein研究這類小動(dòng)物已經(jīng)超過(guò)30年,毫不夸張地說(shuō),她一生都在收集數(shù)據(jù)。她先后記錄了3000多只裸鼴鼠的出生日期和死亡時(shí)間,以及是否因?yàn)閷?shí)驗(yàn)而死亡、是否轉(zhuǎn)送給了其他研究人員。
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在研究過(guò)程中,Buffenstein發(fā)現(xiàn)了令人震驚的結(jié)論:裸鼴鼠的生長(zhǎng)與預(yù)測(cè)哺乳動(dòng)物死亡率的岡珀茨(Gompertz)模型相悖。
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1825年,英國(guó)數(shù)學(xué)家Benjamin Gompertz發(fā)現(xiàn),哺乳動(dòng)物死亡的風(fēng)險(xiǎn)隨著年齡呈指數(shù)增長(zhǎng)。以我們?nèi)祟悶槔?,到達(dá)30歲后,人類的死亡率每8年提高大約一倍。這項(xiàng)符合衰老趨勢(shì)的岡珀茨模型幾乎適用于哺乳動(dòng)物,但Buffenstein發(fā)現(xiàn),裸鼴鼠是個(gè)例外。裸鼴鼠在6個(gè)月大時(shí)性成熟,在此之后,它們余生中每一天的死亡率都穩(wěn)定在萬(wàn)分之一附近。隨著年齡增長(zhǎng),其死亡率非但沒(méi)有出現(xiàn)指數(shù)增長(zhǎng),反而有所下降。如果說(shuō)90歲老人的死亡風(fēng)險(xiǎn)低于30歲的青年人,這顯然荒謬無(wú)比;但在裸鼴鼠身上,這或許就是事實(shí)。
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此前的研究發(fā)現(xiàn),裸鼴鼠的DNA修復(fù)能力極強(qiáng),且伴侶蛋白(chaperones)含量高,這種蛋白能避免其他蛋白出現(xiàn)折疊錯(cuò)誤。Buffenstein認(rèn)為,這可能是裸鼴鼠不會(huì)隨年齡增長(zhǎng)而出現(xiàn)身體機(jī)能退化的關(guān)鍵:“與其他動(dòng)物不斷積累錯(cuò)誤不同,這種動(dòng)物能一直保持‘房屋’的干凈與整潔?!?/span>
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南加州大學(xué)的生物學(xué)家Caleb Finch則提出了不同的看法,他認(rèn)為Buffenstein的結(jié)論存在過(guò)度解讀。Finch指出,由于大多數(shù)裸鼴鼠都死于實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩鵁o(wú)法存活至自然死亡,或是被轉(zhuǎn)移至其他實(shí)驗(yàn)室,上述研究中年齡在15歲以上的裸鼴鼠只有不到50只(目前Buffenstein實(shí)驗(yàn)室中裸鼴鼠的最大年齡是35歲)。Finch認(rèn)為,需要更多、更年老的裸鼴鼠來(lái)確定結(jié)論的正確性。但Buffenstein認(rèn)為,裸鼴鼠的衰老與典型的哺乳動(dòng)物衰老模型都不同,她的數(shù)據(jù)足夠具有代表性。
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利物浦大學(xué)的老年病學(xué)家Jo?o Pedro De Magalh?es則認(rèn)為,現(xiàn)在斷定裸鼴鼠不會(huì)衰老還為時(shí)過(guò)早。一種可能性是,裸鼴鼠也會(huì)衰老,只是其衰老開始的時(shí)間遠(yuǎn)遲于其他哺乳動(dòng)物。德國(guó)萊布尼茲研究院衰老研究所的生物學(xué)家Matthias Platzer也提出類似的問(wèn)題,他認(rèn)為裸鼴鼠20或30歲時(shí)身體上的變化,是解決這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵?!耙苍S衰老發(fā)生得非???,以至于Buffenstein難以收集到這類數(shù)據(jù)。”
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與癌癥絕緣
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裸鼴鼠是否能避免衰老還有待確認(rèn),而它們另一項(xiàng)令人類羨慕的機(jī)能——幾乎不患癌癥,則已經(jīng)得到證實(shí)。在此前的一項(xiàng)研究中,羅切斯特大學(xué)的分子和細(xì)胞生物學(xué)家Vera Gorbunova找出了裸鼴鼠不得癌癥的分子機(jī)制。
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在這項(xiàng)發(fā)表于Nature的研究中,Gorbunova和同事將裸鼴鼠細(xì)胞放置在培養(yǎng)皿中,他們發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞彼此不會(huì)聚集在一起,且隨著時(shí)間增加,培養(yǎng)皿中的內(nèi)容物變得愈加粘稠。這種細(xì)胞接觸后生長(zhǎng)被阻止的過(guò)程叫做接觸抑制,是一種癌細(xì)胞缺少的強(qiáng)大的抗癌機(jī)制。而在去除粘性物質(zhì)后,細(xì)胞開始聚集成團(tuán)塊,這意味著,這時(shí)的裸鼴鼠細(xì)胞具備了形成腫瘤的潛能,而那些粘性分泌物,很可能正是裸鼴鼠抑制腫瘤的關(guān)鍵。
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進(jìn)一步的研究顯示,這些粘性物質(zhì)是細(xì)胞生成的透明質(zhì)酸(hyaluronan)。透明質(zhì)酸存在于所有動(dòng)物中,是皮膚和軟骨的重要組分。而裸鼴鼠體內(nèi)透明質(zhì)酸的含量更高,其分子大小也是小鼠、大鼠、人體中的5倍。這是由于裸鼴鼠體內(nèi)分解透明質(zhì)酸的酶活性較低,因此高分子透明質(zhì)酸得以積累。在隨后的研究中,他們用導(dǎo)致小鼠患癌的病毒蛋白刺激裸鼴鼠的細(xì)胞后,并沒(méi)有觀察到裸鼴鼠細(xì)胞的瘋狂生長(zhǎng)。當(dāng)他們抑制透明質(zhì)酸的產(chǎn)生或提高分解酶的活性時(shí),腫瘤開始形成。研究者懷疑,高濃度的透明質(zhì)酸或許一直都在抑制細(xì)胞快速分裂、防止細(xì)胞過(guò)剩,抑制癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和擴(kuò)散,從而起到抗癌的作用。
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加利福尼亞大學(xué)舊金山分校的癌癥生物學(xué)家Carlo Maley稱,如果我們能增加人體中透明質(zhì)酸的含量,或是減少酶對(duì)透明質(zhì)酸的分解,或許能找到抑制癌癥的方法。在他看來(lái),下一步的研究,需要將裸鼴鼠體內(nèi)與透明質(zhì)酸相關(guān)的基因?qū)胄∈篌w內(nèi),從而觀察這些轉(zhuǎn)基因小鼠能否抵御癌癥。
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縱使裸鼴鼠與癌癥絕緣,也不會(huì)出現(xiàn)其他慢性疾病,如糖尿病、阿爾茨海默病,甚至可能不會(huì)出現(xiàn)衰老,但它們最終也會(huì)走向死亡。那么,裸鼴鼠真正的死因都是什么呢?在野外環(huán)境中,裸鼴鼠通常死于天敵攻擊、饑餓、缺水或是感染。而在實(shí)驗(yàn)室中,裸鼴鼠的死因卻難以尋覓。Buffenstein通過(guò)尸檢發(fā)現(xiàn),裸鼴鼠的主要癥狀是口瘡,這意味著它們難以進(jìn)食、飲水、產(chǎn)生足量唾液,并且遭受感染。但它們真正的死因是什么、其壽命為什么難以更進(jìn)一步,仍有待進(jìn)一步破解。值得高興的是,在全球主要的裸鼴鼠實(shí)驗(yàn)室中,關(guān)于裸鼴鼠的數(shù)據(jù)都是公開的。避免疾病、延長(zhǎng)壽命的愿望,將驅(qū)使各地科學(xué)家繼續(xù)破解這種奇特動(dòng)物的奧秘。
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編譯?周盈宵
審校?吳非
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轉(zhuǎn)自:環(huán)球科學(xué)